微波功能模塊微組裝技術的研究與應用探討

陸長娥 南京恒電電子有限公司

微波功能模塊微組裝技術的研究與應用探討

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本文對微波微組裝技術的概念、與傳統芯片工藝的比較、技術構成、工藝特點及典型產品進行了分析，著重介紹了微波微組裝技術的發展趨勢。

微組裝技術 (MicrocircuitPackagingTechnology：MPT)是綜合運用特種微波互連基板技術、多芯片組裝技術、系統/子系統組裝技術、三維立體組裝技術，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品的一種先進電子裝聯技術。

該技術已廣泛應用于機載、星載相控陣雷達T/R組件、導彈導引頭、航天計算機用存儲和處理器，電子信息對抗系統和裝備的寬帶低噪聲固態微波放大器、濾波器、混頻器等電路的組裝[1]。

1 微組裝技術與芯片工藝比較

（1）層次不同：芯片低層微組裝上層，前者是后者基礎；（2）關注點不同：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、向上發展（芯片進攻，SOC，但復雜多功能系統，還是微組裝，而且對功能的需求也在向更復雜綜合方向發展[2]。

2 微組裝技術構成

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

3 微組裝工藝特點及典型產品

與傳統組裝技術相比，立體組裝的最大特點就是可以大為減少產品的體積和重量（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，采用立體組裝技術可有效的利用電子裝備內有限的空間，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、星載相控陣雷達的接收機模塊，以及新型飛機機載電臺上獲得應用。LTCC在軍事電子領域應用的最大優勢：提高頻率：較低的介電常數，3．5～5．9，當介電常數減小到4左右，信號延遲時間就可以減小33%以上。增加可靠性：熱膨脹系數與GaAs近似，可減小芯片與基板間的熱應力，提高組件的可靠性。

4 微組裝技術未來發展方向

（1）組裝與芯片封裝的技術融合是一個大的趨勢，SOP是芯片上系統（SystemonachipSOC）的‘簡化設計’和‘實用設計’，它包含了多芯片組件（multichipmoduleMCM）、多芯片封裝（multichippackageMCP）的內容。SOP是二十世紀九十年代提出的一個新概念。晶圓級封裝技術：利用TSV技術和晶圓鍵合技術實現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展迅猛，也是近幾年來組裝的熱門話題。

（2）倒裝芯片技術是一種把組裝技術融入芯片封裝技術的方法，現今已經很難區分倒裝芯片制作是封裝還是組裝工藝技術。從組裝角度看，分系統（功能模塊）間最直接、方便的立體組裝技術是垂直互連技術，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，作為組裝技術中的重要分支，是目前各國熱衷研究和推廣應用的技術。

（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展，薄膜天線、共形天線、封裝天線和結構功能件等新概念和新結構相繼出現，對微組裝技術提出了新的、更高的要求，微組裝技術也由以二維平面組裝為主向三維立體組裝為主發展。如洛克希德馬丁公司正在研究開發的新型大型星載天線技術（ISAT），目標是演示和制造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技術研制可將天線振子和饋電網絡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的片式T/R組件，才能滿足天基預警雷達研制的要求。

（5）充分利用光信號傳輸具有的高速低損耗和無感應等特征進行電路組裝，也就是把以與銅電纜相比大數萬倍的信息傳輸容量的光纖維為中心的光電子技術應用于電子電路組裝技術，即為光電路組裝技術。把傳送電信號的銅導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

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

[1]段佐勇.微波功能模塊微組裝技術應用研究[D].南京理工大學，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用[J].制導與引信，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。