微波功能模塊微組裝技術(shù)的研究與應(yīng)用探討

陸長娥 南京恒電電子有限公司

微波功能模塊微組裝技術(shù)的研究與應(yīng)用探討

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本文對微波微組裝技術(shù)的概念、與傳統(tǒng)芯片工藝的比較、技術(shù)構(gòu)成、工藝特點及典型產(chǎn)品進行了分析，著重介紹了微波微組裝技術(shù)的發(fā)展趨勢。

微組裝技術(shù) (MicrocircuitPackagingTechnology：MPT)是綜合運用特種微波互連基板技術(shù)、多芯片組裝技術(shù)、系統(tǒng)/子系統(tǒng)組裝技術(shù)、三維立體組裝技術(shù)，將MMIC/ASIC等集成電路裸芯片、薄/厚膜混合電路、微小型表面貼裝元器件等進行高密度地安裝和互連，構(gòu)成的高密度、高速度/高頻率、高可靠性、小型化、多功能模塊化電子產(chǎn)品的一種先進電子裝聯(lián)技術(shù)。

該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機載、星載相控陣?yán)走_T/R組件、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、航天計算機用存儲和處理器，電子信息對抗系統(tǒng)和裝備的寬帶低噪聲固態(tài)微波放大器、濾波器、混頻器等電路的組裝[1]。

1 微組裝技術(shù)與芯片工藝比較

（1）層次不同：芯片低層微組裝上層，前者是后者基礎(chǔ)；（2）關(guān)注點不同：微組裝互連（無源）、芯片功能更多（有源）；（3）有共性：1）都有互連、阻抗匹配、抑制避免干擾、散熱等功能要求；2）分析建模方法軟件工具類似，都是基于電磁波和微波理論；（4）兩者的功能界限：模糊、向上發(fā)展（芯片進攻，SOC，但復(fù)雜多功能系統(tǒng)，還是微組裝，而且對功能的需求也在向更復(fù)雜綜合方向發(fā)展[2]。

2 微組裝技術(shù)構(gòu)成

微波電路系統(tǒng)微組裝技術(shù)構(gòu)成主要包括：a）芯片、片式元件、SMD的安裝技術(shù)；b）金絲球引線鍵合技術(shù)；c）IC裸芯片的金球凸點制作技術(shù)；d）IC芯片的倒裝焊接/粘接技術(shù)；e）倒裝IC芯片的下填充技術(shù)；f）LTCC基板與外殼腔壁、PGA引線的一體化封裝技術(shù)；g）MCM-C氣密性金屬封裝技術(shù)；h）MCM-C的組裝封裝基本工藝流程；i）MCM-C組裝封裝工藝質(zhì)量檢驗和可靠性試驗方法。

3 微組裝工藝特點及典型產(chǎn)品

與傳統(tǒng)組裝技術(shù)相比，立體組裝的最大特點就是可以大為減少產(chǎn)品的體積和重量（甚至可以減少90%），同時改善了電路性能，減少了信號延遲、降低了噪聲和功率損耗，提高了運算速度和帶寬，采用立體組裝技術(shù)可有效的利用電子裝備內(nèi)有限的空間，增加元器件的組裝密度，達到進一步縮小武器裝備體積和重量，提高性能的目的。

目前已在機載、星載相控陣?yán)走_的接收機模塊，以及新型飛機機載電臺上獲得應(yīng)用。LTCC在軍事電子領(lǐng)域應(yīng)用的最大優(yōu)勢：提高頻率：較低的介電常數(shù)，3．5～5．9，當(dāng)介電常數(shù)減小到4左右，信號延遲時間就可以減小33%以上。增加可靠性：熱膨脹系數(shù)與GaAs近似，可減小芯片與基板間的熱應(yīng)力，提高組件的可靠性。

4 微組裝技術(shù)未來發(fā)展方向

（1）組裝與芯片封裝的技術(shù)融合是一個大的趨勢，SOP是芯片上系統(tǒng)（SystemonachipSOC）的‘簡化設(shè)計’和‘實用設(shè)計’，它包含了多芯片組件（multichipmoduleMCM）、多芯片封裝（multichippackageMCP）的內(nèi)容。SOP是二十世紀(jì)九十年代提出的一個新概念。晶圓級封裝技術(shù)：利用TSV技術(shù)和晶圓鍵合技術(shù)實現(xiàn)晶圓級芯片的三維集成，用組裝的方法來擴展芯片的功能近年來發(fā)展迅猛，也是近幾年來組裝的熱門話題。

（2）倒裝芯片技術(shù)是一種把組裝技術(shù)融入芯片封裝技術(shù)的方法，現(xiàn)今已經(jīng)很難區(qū)分倒裝芯片制作是封裝還是組裝工藝技術(shù)。從組裝角度看，分系統(tǒng)（功能模塊）間最直接、方便的立體組裝技術(shù)是垂直互連技術(shù)，垂直互連的方式很多，主要有底面垂直互連和周邊垂直互連兩類，互連方式有凸點（球）、微簧片、填孔法以及毛紐扣（FuzzButton）等，作為組裝技術(shù)中的重要分支，是目前各國熱衷研究和推廣應(yīng)用的技術(shù)。

（3）隨著武器平臺的不斷擴展，以及星載、機載和彈載等軍用電子裝備的發(fā)展，薄膜天線、共形天線、封裝天線和結(jié)構(gòu)功能件等新概念和新結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)，對微組裝技術(shù)提出了新的、更高的要求，微組裝技術(shù)也由以二維平面組裝為主向三維立體組裝為主發(fā)展。如洛克希德馬丁公司正在研究開發(fā)的新型大型星載天線技術(shù)（ISAT），目標(biāo)是演示和制造100～300米大口徑的星載電子掃描天線。

（4）天基預(yù)警雷達所需能量只能來源于太陽能，因此，天線陣面必須輕、薄、可折疊。為此，需要采用新一代電氣互聯(lián)技術(shù)研制可將天線振子和饋電網(wǎng)絡(luò)等多功能集成的可折疊薄膜天線和采用三維立體組裝技術(shù)的片式T/R組件，才能滿足天基預(yù)警雷達研制的要求。

（5）充分利用光信號傳輸具有的高速低損耗和無感應(yīng)等特征進行電路組裝，也就是把以與銅電纜相比大數(shù)萬倍的信息傳輸容量的光纖維為中心的光電子技術(shù)應(yīng)用于電子電路組裝技術(shù)，即為光電路組裝技術(shù)。把傳送電信號的銅導(dǎo)體和傳送光信號的光路制作在同一基板上形成的電路板叫做光電OE(OpticElectronic)印刷電路板。

5 小結(jié)

星載、機載、彈載、信息化裝備等有效載荷性能的提高和結(jié)構(gòu)的變化要求微組裝技術(shù)必須相應(yīng)提高，才能實現(xiàn)武器裝備的小型化、輕量化、微型化，以適應(yīng)電子裝備向高頻、高速、寬帶、高可靠發(fā)展的需要，微組裝技術(shù)已成為鑄就現(xiàn)代國防的基石之一，21世紀(jì)的微組裝技術(shù)仍在快速發(fā)展和豐富之中。

[1]段佐勇.微波功能模塊微組裝技術(shù)應(yīng)用研究[D].南京理工大學(xué)，2014.

[2]茹莉，劉莉.微波微組裝工藝在寬帶被動接收組合研制中的應(yīng)用[J].制導(dǎo)與引信，2011，32(04):55-58.

陸長娥，1977.10，女，漢，專科，助理工程師，目前從事微波射頻方向的研究。