毫米波LTCC封装技术研究

论文摘要

毫米波多芯片组件（MCM）是一种混合集成电路技术,是减小系统体积和重量的有效途径。通过对裸芯片的封装,提高毫米波多芯片组件的可靠性和环境适应性。本文基于LTCC技术,采用平行缝焊工艺研制完成了具有工程应用价值的毫米波多芯片封装组件,对LTCC技术在毫米波多芯片集成组件应用中的关键技术进行了研究。主要研究工作如下:1.基于LTCC封装的毫米波多芯片组件:采用LTCC多层电路板、平行缝焊技术和截止屏蔽腔管壳实现了能够稳定工作的毫米波多芯片组件。封装后组件增益大于30dB,平坦度±2dB,噪声系数低于3.7dB。2.LTCC毫米波频段的射频穿墙互联:为解决毫米波射频组件的封装问题,需要将射频信号引出金属屏蔽管壳。本文采用LTCC多层板作为封装管壳的电路基板,将LTCC多层板的最上层作为成为金属围框的焊接基座,通过密集的接地通孔形成封装管壳的屏蔽墙。采用微带-带状线-微带过渡的方法将射频信号引出封装管壳。单个穿墙互联在30～34GHz损耗小于0.4dB,反射损耗优于10dB;在36～38GHz损耗小于0.8dB,反射损耗优于7dB。3.LTCC多层电路的层间垂直互联:本文采用阻抗匹配和模式匹配的方法,利用HFSS3维电磁仿真软件建立3种LTCC层间垂直互联模型:微带-通孔-共面波导（MS-VIA-CPW）,共面波导-通孔-共面波导（CPW-VIA-CPW）,微带-通孔-带状线（MS-VIA-CPW）。4.无谐振屏蔽腔管壳:采用介质加载金属腔体的谐振分析理论设计封装管壳屏蔽腔体的尺寸。采用HFSS建立模型,用50欧姆微带线代替毫米波芯片（HMIC）连通封装管壳内部射频输入和输出,仿真验证封装管壳屏蔽腔谐振频率不在工作频段;用50欧姆负载代替毫米波芯片（HMIC）验证封装管壳内输入和输出端口的隔离,使隔离度大于管壳内放大器的总增益,使放大器能够稳定工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和需求
• 1.2 毫米波MCM 封装技术发展动态
• 1.2.1 毫米波MCM 封装的射频馈通
• 1.2.2 封装管壳的屏蔽和隔离
• 1.2.3 芯片互联技术
• 1.2.4 毫米波MCM 封装的电路集成度
• 1.3 课题研究内容和成果形式
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 毫米波MCM 封装模块技术指标
• 1.3.3 论文主要内容简介
• 第二章 毫米波MCM 封装工艺介绍
• 2.1 MCM 封装工艺的需求和现状
• 2.2 工艺可行性分析
• 2.2.1 LTCC 封装方式的选择
• 2.2.2 封装工艺的选择
• 2.2.3 工艺途径
• 2.3 MCM 管壳封装流程
• 2.3.1 管壳
• 2.3.2 LTCC 的工艺流程
• 2.3.3 贴装
• 2.3.4 互连
• 2.3.5 平行缝焊
• 2.3.6 检漏
• 2.4 小结
• 第三章 技术方案原理
• 3.1 射频穿墙连接方式
• 3.2 平行射频馈通的“载体式”封装管壳
• 3.3 电路原理方案
• 3.4 技术指标分析、核算和器件选用
• 3.5 小结
• 第四章 垂直互联和平行穿墙馈通设计
• 4.1 垂直互联和平行穿墙连接的理论基础
• 4.1.1 微带线阻抗和色散
• 4.1.2 共面波导阻抗
• 4.1.3 带状线特性阻抗
• 4.2 层间垂直互联仿真和结果
• 4.2.1 MS-VIA-CPW 的HFSS 仿真模型和结果
• 4.2.2 CPW-VIA-CPW 的仿真模型和结果
• 4.2.3 MS- VIA -SL 仿真模型和结果
• 4.3 载体式封装射频穿墙连接的设计和仿真
• 4.4 小结
• 第五章 封装管壳体设计
• 5.1 封装管壳的谐振分析和仿真
• 5.2 MCM 封装管壳设计
• 5.3 小结
• 第六章 MCM 封装模块的调试和测试
• 6.1 MCM 封装模块的调试
• 6.2 MCM 封装模块的测试
• 6.3 小结
• 第七章 总结
• 7.1 本论文主要工作和贡献
• 7.2 研究工作的不足和改进方向
• 7.3 毫米波MCM 封装的发展趋势和工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文