一種基于ltcc的s波段多芯片接收組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的一種基于LTCC的S波段多芯片接收組件，將芯片級元器件和LTCC工藝結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微波傳輸、邏輯控制、電源管理等功能，并將這些功能很好地集成在LTCC三維傳輸系統(tǒng)中。在性能指標(biāo)滿足系統(tǒng)要求的同時(shí)，相對常用PCB工藝，LTCC三維傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將組件體積縮小了近四分之一。通過可變增益放大器結(jié)合數(shù)控衰減器來完成增益調(diào)節(jié)范圍及精度，相比單一的可變增益放大器或數(shù)控衰減器完成的精度調(diào)節(jié)更好。本實(shí)用新型采用了四級放大器，增益達(dá)74dB，增益相對較高。微波信號容易串?dāng)_，通過中間層設(shè)置大面積金屬地層將射頻信號與邏輯控制分開設(shè)計(jì)，在保證了接地良好的情況下增強(qiáng)了信號之間的隔離，保證了組件小型化的同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)要求。
【專利說明】-種基于LTCC的S波段多芯片接收組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多芯片接收組件，尤其涉及一種基于LTCC的S波段多芯片接收組 件。

【背景技術(shù)】
[0002] 接收組件的任務(wù)是將天線送來的射頻信號下變頻到中頻，要求組件具有較高的靈 敏度和頻率穩(wěn)定度。一般來說，接收組件的體系結(jié)構(gòu)主要有超外差式，零中頻式，雙中頻式 和低中頻式。超外差式體系結(jié)構(gòu)主要具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)通過合理地選擇中頻和濾波器，可 以提高系統(tǒng)的選擇性和靈敏度；（2)通過合理地分配增益，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定度，減小雜 波干擾；（3)可以實(shí)現(xiàn)較低固定中頻的數(shù)模轉(zhuǎn)換。因此，這類型的體系結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是可靠的 接收組件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0003] 隨著單片微波集成電路（MMIC)、收/發(fā)組件在民用、軍用雷達(dá)和通訊系統(tǒng)中的廣 泛應(yīng)用，迫切需要采用重量輕、體積小、成本低和可靠性高的微波多芯片組件（MMCM)技術(shù)。 現(xiàn)有的PCB組裝技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，主要表現(xiàn)在：（1)雙層PCB板滿足不了組件小型 化的要求；（2)多層PCB板的盲孔、層壓工藝對于微波信號會(huì)引入較大寄生參數(shù)，且多層PCB 板的盲孔工藝不夠靈活，通常是從頂層過孔到中間某一層，不能實(shí)現(xiàn)中間某一層到中間另 一層的連接；（3)多層PCB板材料的熱膨脹系數(shù)與GaAs芯片的熱膨脹系數(shù)相差較大，GaAs 芯片不能直接粘接在PCB板上，所以通常需將GaAs芯片封裝后再燒結(jié)在PCB基板上，GaAs 芯片封裝后體積自然增大。而LTCC材料的熱膨脹系數(shù)和GaAs材料的熱膨脹系數(shù)相近，芯 片可直接粘結(jié)在LTCC基板上，通過金絲鋁絲的鍵合實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。
[0004] 低溫共燒陶瓷（LTCC)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)MMCM的一種理想的組裝技術(shù)，它提供了比傳統(tǒng) 的厚膜、薄膜技術(shù)更加靈活的設(shè)計(jì)方法，可實(shí)現(xiàn)信號從頂層和中間層、中間層之間的任意傳 輸。即可以很方便地將GaAs芯片、微波傳輸線、邏輯控制線和電源線等組合在同一個(gè)LTCC 三維微波傳輸結(jié)構(gòu)中。
[0005] 如何提供一種基于體積小，集成度高，可靠性好的基于LTCC的S波段多芯片接收 組件是本【技術(shù)領(lǐng)域】一直渴望解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是如何提供一種體積小，集成度高，可靠性好的基于 LTCC的S波段多芯片接收組件
[0008] (二）技術(shù)方案
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于LTCC的S波段多芯片接收組件， 其特征在于，包括低噪聲放大器，所述低噪聲放大器將小信號進(jìn)行低噪聲放大后輸入到頻 帶可調(diào)濾波器；
[0010] 頻帶可調(diào)濾波器將選擇出的頻率輸入第一級增益放大器； toon] 第一級增益放大器將選擇出的頻率進(jìn)行放大后，輸入到第二級增益放大器進(jìn)一步 放大；
[0012] 第二級增益放大器將進(jìn)一步放大后的頻率輸出給解調(diào)器；
[0013] 解調(diào)器接收放大后的頻率，并與頻率綜合器連接，將接收到的信號解調(diào)出來，將調(diào) 解后的信號輸入RF變壓器；
[0014] RF變壓器與頻率合成器連接，生成中頻信號，并輸入濾波器；
[0015] 濾波器接收頻率合成器輸出的信號，濾除信號以外的雜散后，將信號輸出到第三 級增益放大器；
[0016] 第三級增益放大器與第四級增益放大器通過衰減器連接；
[0017] 所述基于LTCC的S波段多芯片接收組件采用LTCC多層互連基板，所述LTCC多層 互連基板為三維微波傳輸結(jié)構(gòu)，采用疊層通孔實(shí)現(xiàn)微波垂直互聯(lián)，表面印刷傳輸線實(shí)現(xiàn)平 面互聯(lián)；
[0018] 所述基于LTCC的S波段多芯片接收組件還包括砷化鎵的MMIC芯片，通過環(huán)氧導(dǎo) 電膠粘接的方法將MMIC芯片粘接到LTCC多層互連基板上；
[0019] 所述MMIC芯片采用金絲鍵合的方法實(shí)現(xiàn)互連；
[0020] 所述LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體燒結(jié)而成，其中射頻信號線與邏輯 控制線分開設(shè)計(jì)，分布在基板的兩面；邏輯控制線和電源線分布在基板的同一面；中間層 設(shè)置大面積金屬地層，在保證了接地良好的情況下增強(qiáng)了信號之間的隔離。
[0021] 優(yōu)選地，所述LTCC多層互連基板焊接到AlSiC外殼中。
[0022] 優(yōu)選地，所述解調(diào)器為I/Q解調(diào)器。
[0023] 優(yōu)選地，所述LTCC多層互連基板為11層FERRO A6類型的LTCC生瓷胚體，每層 LTCC生瓷胚體的厚度是127微米，所述LTCC多層互連基板厚度小于1. 1_。
[0024] 優(yōu)選地，所述金絲的拱高與跨距通過三維電磁仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真，得出了最 優(yōu)的拱高與跨距。
[0025] 優(yōu)選地，所述AlSiC外殼的長*寬*高為40mm*40mm*10mm。
[0026] (三）有益效果
[0027] 本發(fā)明的一種基于LTCC的S波段多芯片接收組件，將芯片級元器件和LTCC工藝 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了微波傳輸、邏輯控制、電源管理等功能，并將這些功能很好地集成在LTCC三維 傳輸系統(tǒng)中。在性能指標(biāo)滿足系統(tǒng)要求的同時(shí)，相對常用PCB工藝，LTCC三維傳輸系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)將組件體積縮小了近四分之一。通過可變增益放大器結(jié)合數(shù)控衰減器來完成增益調(diào)節(jié)范 圍及精度，相比單一的可變增益放大器或數(shù)控衰減器完成的精度調(diào)節(jié)更好。本實(shí)用新型采 用了四級放大器，增益達(dá)74dB，增益相對較高。微波信號容易串?dāng)_，通過中間層設(shè)置大面積 金屬地層將射頻信號與邏輯控制分開設(shè)計(jì)，在保證了接地良好的情況下增強(qiáng)了信號之間的 隔離，保證了組件小型化的同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)指標(biāo)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1 :本發(fā)明提供的基于LTCC的S波段多芯片接收組件的電路連接示意圖；
[0030] 圖2 :本發(fā)明提供過的基于LTCC的S波段多芯片接收組件的LTCC多層互連基板 的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0031] 圖3 :本發(fā)明提供過的基于LTCC的S波段多芯片接收組件的AlSiC外殼的結(jié)構(gòu)示 意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033] 本實(shí)施例提供的一種基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其電路連接關(guān)系如圖1 所示，從圖1中可以看出，包括低噪聲放大器，低噪聲放大器將小信號進(jìn)行低噪聲放大后與 頻帶可調(diào)濾波器連接，頻帶可調(diào)濾波器選擇出所需頻率。頻帶可調(diào)濾波器與第一級增益放 大器連接，將選擇出的頻率進(jìn)行放大，第一級增益放大器連接第二級增益放大器。第二級增 益放大器與解調(diào)器連接，同時(shí)，頻率綜合器與解調(diào)器連接，將接收到的信號解調(diào)出來。解調(diào) 器與RF變壓器連接，RF變壓器與頻率合成器連接，生成中頻信號。頻率合成器與濾波器連 接，濾除信號以外的雜散。濾波器與第三級增益放大器連接，其中衰減器連接在第三級增益 放大器與第四級增益放大器之間，將解調(diào)出的信號放大。電源模塊與各放大器連接，給各放 大器提供電源。
[0034] 在本實(shí)施例中，進(jìn)行下變頻時(shí)需要使用頻率合成器提供本振信號，該本振信號的 頻率范圍為2. 59GHz?4. 19GHz。為保證在接收動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)滿足輸出電平大于20dBm，整個(gè) 組件中用了四級放大器，增益可達(dá)74dB。由于電路增益較高，因此電源濾波及電路之間的 匹配需要做好。增益調(diào)節(jié)范圍及精度由可變增益放大器、數(shù)控衰減器以及程序控制來完成。 為達(dá)到技術(shù)參數(shù)中的鏡像抑制要求，電路中采用I/Q解調(diào)器，可以有效地抑制鏡像頻率。
[0035] 為了實(shí)現(xiàn)組件的小型化，本實(shí)施例的基于LTCC的S波段多芯片接收組件采用LTCC 多層互連基板，所述LTCC多層互連基板采用一種新型的LTCC三維微波傳輸結(jié)構(gòu)，并采用疊 層通孔實(shí)現(xiàn)微波垂直互聯(lián)，表面印刷傳輸線實(shí)現(xiàn)平面互聯(lián)。這種材料的介電常數(shù)為5. 9,損 耗角正切在頻率低于10GHz時(shí)約0. 002,產(chǎn)生的介質(zhì)損耗較小。微波多芯片組件中大量采用 砷化鎵的單片微波集成電路芯片，用環(huán)氧導(dǎo)電膠粘接的方法將MMIC芯片粘接到LTCC多層 互連基板上。MMCM中的MMIC芯片采用金絲鍵合的方法實(shí)現(xiàn)互連。因?yàn)镸MIC芯片鍵合金絲 的拱高與跨距對微波信號的傳輸有較大影響，金絲鍵合的一致性和重復(fù)性非常重要，本實(shí) 施例中，通過三維電磁仿真軟件對金絲的拱高與跨距進(jìn)行了優(yōu)化仿真，得出了最優(yōu)的拱高 與跨距。
[0036] 如圖2所示，本實(shí)施例中MMCM采用了 11層FERRO A6類型的LTCC生瓷胚體，每層 生胚的厚度是127微米。射頻信號線與邏輯控制線分開設(shè)計(jì)，分布在基板的兩面；邏輯控制 線和電源線分布在基板的同一面；中間層設(shè)置大面積金屬地層，在保證了接地良好的情況 下增強(qiáng)了信號之間的隔離。所述LTCC多層互連基板的厚度小于1. 1_，實(shí)現(xiàn)了 MMCM的小型 化。
[0037] 本實(shí)施例中，基于LTCC的S波段多芯片接收組件的外部結(jié)構(gòu)按照指標(biāo)要求尺寸進(jìn) 行設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)則依據(jù)LTCC基板需求以及產(chǎn)品的接地性能、散熱性能等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。 最后，采用大面積焊接技術(shù)將整個(gè)LTCC基板焊接到AlSiC外殼中，其體積達(dá)到了技術(shù)指標(biāo) 中的要求，圖3給出了該MMCM的外形結(jié)構(gòu)尺寸。其中具體數(shù)據(jù)表格如下所示：
[0038]
[0039] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，包括低噪聲放大器，所述低噪 聲放大器將小信號進(jìn)行低噪聲放大后輸入到頻帶可調(diào)濾波器； 頻帶可調(diào)濾波器將選擇出的頻率輸入第一級增益放大器； 第一級增益放大器將選擇出的頻率進(jìn)行放大后，輸入到第二級增益放大器進(jìn)一步放 大； 第二級增益放大器將進(jìn)一步放大后的頻率輸出給解調(diào)器； 解調(diào)器接收放大后的頻率，并與頻率綜合器連接，將接收到的信號解調(diào)出來，將調(diào)解后 的信號輸入RF變壓器； RF變壓器與頻率合成器連接，生成中頻信號，并輸入濾波器； 濾波器接收頻率合成器輸出的信號，濾除信號以外的雜散后，將信號輸出到第三級增 益放大器； 第三級增益放大器與第四級增益放大器通過衰減器連接； 所述基于LTCC的S波段多芯片接收組件采用LTCC多層互連基板，所述LTCC多層互連 基板為三維微波傳輸結(jié)構(gòu)，采用疊層通孔實(shí)現(xiàn)微波垂直互聯(lián)，表面印刷傳輸線實(shí)現(xiàn)平面互 聯(lián)； 所述基于LTCC的S波段多芯片接收組件還包括砷化鎵的MMIC芯片，通過環(huán)氧導(dǎo)電膠 粘接的方法將MMIC芯片粘接到LTCC多層互連基板上； 所述MMIC芯片采用金絲鍵合的方法實(shí)現(xiàn)互連； 所述LTCC多層互連基板為11層LTCC生瓷胚體燒結(jié)而成，其中射頻信號線與邏輯控制 線分開設(shè)計(jì)，分布在基板的兩面；邏輯控制線和電源線分布在基板的同一面；中間層設(shè)置 大面積金屬地層，在保證了接地良好的情況下增強(qiáng)了信號之間的隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，所述LTCC 多層互連基板焊接到AlSiC外殼中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，所述解調(diào) 器為I/Q解調(diào)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，所述LTCC 多層互連基板為11層FERRO A6類型的LTCC生瓷胚體，每層LTCC生瓷胚體的厚度是127 微米，所述LTCC多層互連基板厚度小于1. 1mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，所述金絲 的拱高與跨距通過三維電磁仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化仿真，得出了最優(yōu)的拱高與跨距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LTCC的S波段多芯片接收組件，其特征在于，所述AlSiC 外殼的長*寬*高為4Ctam*4Ctam*lCtam。
【文檔編號】H04B1/16GK204103906SQ201420346107
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】鄭泳輝, 王美蘭 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司