一种基于ltcc的s波段多芯片接收组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型的一种基于LTCC的S波段多芯片接收组件，将芯片级元器件和LTCC工艺结合，实现了微波传输、逻辑控制、电源管理等功能，并将这些功能很好地集成在LTCC三维传输系统中。在性能指标满足系统要求的同时，相对常用PCB工艺，LTCC三维传输系统结构将组件体积缩小了近四分之一。通过可变增益放大器结合数控衰减器来完成增益调节范围及精度，相比单一的可变增益放大器或数控衰减器完成的精度调节更好。本实用新型采用了四级放大器，增益达74dB，增益相对较高。微波信号容易串扰，通过中间层设置大面积金属地层将射频信号与逻辑控制分开设计，在保证了接地良好的情况下增强了信号之间的隔离，保证了组件小型化的同时达到系统指标要求。
【专利说明】-种基于LTCC的S波段多芯片接收组件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多芯片接收组件，尤其涉及一种基于LTCC的S波段多芯片接收组 件。
【背景技术】
[0002] 接收组件的任务是将天线送来的射频信号下变频到中频，要求组件具有较高的灵 敏度和频率稳定度。一般来说，接收组件的体系结构主要有超外差式，零中频式，双中频式 和低中频式。超外差式体系结构主要具有如下优点：（1)通过合理地选择中频和滤波器，可 以提高系统的选择性和灵敏度；（2)通过合理地分配增益，可以改善系统的稳定度，减小杂 波干扰；（3)可以实现较低固定中频的数模转换。因此，这类型的体系结构被认为是可靠的 接收组件拓扑结构。
[0003] 随着单片微波集成电路（MMIC)、收/发组件在民用、军用雷达和通讯系统中的广 泛应用，迫切需要采用重量轻、体积小、成本低和可靠性高的微波多芯片组件（MMCM)技术。 现有的PCB组装技术已远远不能满足要求，主要表现在：（1)双层PCB板满足不了组件小型 化的要求；（2)多层PCB板的盲孔、层压工艺对于微波信号会引入较大寄生参数，且多层PCB 板的盲孔工艺不够灵活，通常是从顶层过孔到中间某一层，不能实现中间某一层到中间另 一层的连接；（3)多层PCB板材料的热膨胀系数与GaAs芯片的热膨胀系数相差较大，GaAs 芯片不能直接粘接在PCB板上，所以通常需将GaAs芯片封装后再烧结在PCB基板上，GaAs 芯片封装后体积自然增大。而LTCC材料的热膨胀系数和GaAs材料的热膨胀系数相近，芯 片可直接粘结在LTCC基板上，通过金丝铝丝的键合实现信号的传输。
[0004] 低温共烧陶瓷（LTCC)技术是实现MMCM的一种理想的组装技术，它提供了比传统 的厚膜、薄膜技术更加灵活的设计方法，可实现信号从顶层和中间层、中间层之间的任意传 输。即可以很方便地将GaAs芯片、微波传输线、逻辑控制线和电源线等组合在同一个LTCC 三维微波传输结构中。
[0005] 如何提供一种基于体积小，集成度高，可靠性好的基于LTCC的S波段多芯片接收 组件是本【技术领域】一直渴望解决的问题。
【发明内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 本发明要解决的技术问题就是如何提供一种体积小，集成度高，可靠性好的基于 LTCC的S波段多芯片接收组件
[0008] (二）技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于LTCC的S波段多芯片接收组件， 其特征在于，包括低噪声放大器，所述低噪声放大器将小信号进行低噪声放大后输入到频 带可调滤波器；
[0010] 频带可调滤波器将选择出的频率输入第一级增益放大器； toon] 第一级增益放大器将选择出的频率进行放大后，输入到第二级增益放大器进一步 放大；
[0012] 第二级增益放大器将进一步放大后的频率输出给解调器；
[0013] 解调器接收放大后的频率，并与频率综合器连接，将接收到的信号解调出来，将调 解后的信号输入RF变压器；
[0014] RF变压器与频率合成器连接，生成中频信号，并输入滤波器；
[0015] 滤波器接收频率合成器输出的信号，滤除信号以外的杂散后，将信号输出到第三 级增益放大器；
[0016] 第三级增益放大器与第四级增益放大器通过衰减器连接；
[0017] 所述基于LTCC的S波段多芯片接收组件采用LTCC多层互连基板，所述LTCC多层 互连基板为三维微波传输结构，采用叠层通孔实现微波垂直互联，表面印刷传输线实现平 面互联；
[0018] 所述基于LTCC的S波段多芯片接收组件还包括砷化镓的MMIC芯片，通过环氧导 电胶粘接的方法将MMIC芯片粘接到LTCC多层互连基板上；
[0019] 所述MMIC芯片采用金丝键合的方法实现互连；
[0020] 所述LTCC多层互连基板为11层LTCC生瓷胚体烧结而成，其中射频信号线与逻辑 控制线分开设计，分布在基板的两面；逻辑控制线和电源线分布在基板的同一面；中间层 设置大面积金属地层，在保证了接地良好的情况下增强了信号之间的隔离。
[0021] 优选地，所述LTCC多层互连基板焊接到AlSiC外壳中。
[0022] 优选地，所述解调器为I/Q解调器。
[0023] 优选地，所述LTCC多层互连基板为11层FERRO A6类型的LTCC生瓷胚体，每层 LTCC生瓷胚体的厚度是127微米，所述LTCC多层互连基板厚度小于1. 1_。
[0024] 优选地，所述金丝的拱高与跨距通过三维电磁仿真软件进行优化仿真，得出了最 优的拱高与跨距。
[0025] 优选地，所述AlSiC外壳的长*宽*高为40mm*40mm*10mm。
[0026] (三）有益效果
[0027] 本发明的一种基于LTCC的S波段多芯片接收组件，将芯片级元器件和LTCC工艺 结合，实现了微波传输、逻辑控制、电源管理等功能，并将这些功能很好地集成在LTCC三维 传输系统中。在性能指标满足系统要求的同时，相对常用PCB工艺，LTCC三维传输系统结 构将组件体积缩小了近四分之一。通过可变增益放大器结合数控衰减器来完成增益调节范 围及精度，相比单一的可变增益放大器或数控衰减器完成的精度调节更好。本实用新型采 用了四级放大器，增益达74dB，增益相对较高。微波信号容易串扰，通过中间层设置大面积 金属地层将射频信号与逻辑控制分开设计，在保证了接地良好的情况下增强了信号之间的 隔离，保证了组件小型化的同时达到系统指标要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1 :本发明提供的基于LTCC的S波段多芯片接收组件的电路连接示意图；
[0030] 图2 :本发明提供过的基于LTCC的S波段多芯片接收组件的LTCC多层互连基板 的结构不意图；
[0031] 图3 :本发明提供过的基于LTCC的S波段多芯片接收组件的AlSiC外壳的结构示 意图；
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于 说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0033] 本实施例提供的一种基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其电路连接关系如图1 所示，从图1中可以看出，包括低噪声放大器，低噪声放大器将小信号进行低噪声放大后与 频带可调滤波器连接，频带可调滤波器选择出所需频率。频带可调滤波器与第一级增益放 大器连接，将选择出的频率进行放大，第一级增益放大器连接第二级增益放大器。第二级增 益放大器与解调器连接，同时，频率综合器与解调器连接，将接收到的信号解调出来。解调 器与RF变压器连接，RF变压器与频率合成器连接，生成中频信号。频率合成器与滤波器连 接，滤除信号以外的杂散。滤波器与第三级增益放大器连接，其中衰减器连接在第三级增益 放大器与第四级增益放大器之间，将解调出的信号放大。电源模块与各放大器连接，给各放 大器提供电源。
[0034] 在本实施例中，进行下变频时需要使用频率合成器提供本振信号，该本振信号的 频率范围为2. 59GHz?4. 19GHz。为保证在接收动态范围内满足输出电平大于20dBm，整个 组件中用了四级放大器，增益可达74dB。由于电路增益较高，因此电源滤波及电路之间的 匹配需要做好。增益调节范围及精度由可变增益放大器、数控衰减器以及程序控制来完成。 为达到技术参数中的镜像抑制要求，电路中采用I/Q解调器，可以有效地抑制镜像频率。
[0035] 为了实现组件的小型化，本实施例的基于LTCC的S波段多芯片接收组件采用LTCC 多层互连基板，所述LTCC多层互连基板采用一种新型的LTCC三维微波传输结构，并采用叠 层通孔实现微波垂直互联，表面印刷传输线实现平面互联。这种材料的介电常数为5. 9,损 耗角正切在频率低于10GHz时约0. 002,产生的介质损耗较小。微波多芯片组件中大量采用 砷化镓的单片微波集成电路芯片，用环氧导电胶粘接的方法将MMIC芯片粘接到LTCC多层 互连基板上。MMCM中的MMIC芯片采用金丝键合的方法实现互连。因为MMIC芯片键合金丝 的拱高与跨距对微波信号的传输有较大影响，金丝键合的一致性和重复性非常重要，本实 施例中，通过三维电磁仿真软件对金丝的拱高与跨距进行了优化仿真，得出了最优的拱高 与跨距。
[0036] 如图2所示，本实施例中MMCM采用了 11层FERRO A6类型的LTCC生瓷胚体，每层 生胚的厚度是127微米。射频信号线与逻辑控制线分开设计，分布在基板的两面；逻辑控制 线和电源线分布在基板的同一面；中间层设置大面积金属地层，在保证了接地良好的情况 下增强了信号之间的隔离。所述LTCC多层互连基板的厚度小于1. 1_，实现了 MMCM的小型 化。
[0037] 本实施例中，基于LTCC的S波段多芯片接收组件的外部结构按照指标要求尺寸进 行设计，内部结构则依据LTCC基板需求以及产品的接地性能、散热性能等因素进行设计。 最后，采用大面积焊接技术将整个LTCC基板焊接到AlSiC外壳中，其体积达到了技术指标 中的要求，图3给出了该MMCM的外形结构尺寸。其中具体数据表格如下所示：
[0038]
[0039] 表 1
【权利要求】
1. 一种基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，包括低噪声放大器，所述低噪 声放大器将小信号进行低噪声放大后输入到频带可调滤波器； 频带可调滤波器将选择出的频率输入第一级增益放大器； 第一级增益放大器将选择出的频率进行放大后，输入到第二级增益放大器进一步放 大； 第二级增益放大器将进一步放大后的频率输出给解调器； 解调器接收放大后的频率，并与频率综合器连接，将接收到的信号解调出来，将调解后 的信号输入RF变压器； RF变压器与频率合成器连接，生成中频信号，并输入滤波器； 滤波器接收频率合成器输出的信号，滤除信号以外的杂散后，将信号输出到第三级增 益放大器； 第三级增益放大器与第四级增益放大器通过衰减器连接； 所述基于LTCC的S波段多芯片接收组件采用LTCC多层互连基板，所述LTCC多层互连 基板为三维微波传输结构，采用叠层通孔实现微波垂直互联，表面印刷传输线实现平面互 联； 所述基于LTCC的S波段多芯片接收组件还包括砷化镓的MMIC芯片，通过环氧导电胶 粘接的方法将MMIC芯片粘接到LTCC多层互连基板上； 所述MMIC芯片采用金丝键合的方法实现互连； 所述LTCC多层互连基板为11层LTCC生瓷胚体烧结而成，其中射频信号线与逻辑控制 线分开设计，分布在基板的两面；逻辑控制线和电源线分布在基板的同一面；中间层设置 大面积金属地层，在保证了接地良好的情况下增强了信号之间的隔离。
2. 根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，所述LTCC 多层互连基板焊接到AlSiC外壳中。
3. 根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，所述解调 器为I/Q解调器。
4. 根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，所述LTCC 多层互连基板为11层FERRO A6类型的LTCC生瓷胚体，每层LTCC生瓷胚体的厚度是127 微米，所述LTCC多层互连基板厚度小于1. 1mm。
5. 根据权利要求1所述的基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，所述金丝 的拱高与跨距通过三维电磁仿真软件进行优化仿真，得出了最优的拱高与跨距。
6. 根据权利要求2所述的基于LTCC的S波段多芯片接收组件，其特征在于，所述AlSiC 外壳的长*宽*高为4Ctam*4Ctam*lCtam。
【文档编号】H04B1/16GK204103906SQ201420346107
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】郑泳辉, 王美兰 申请人:北京七星华创电子股份有限公司