微波毫米波LTCC關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、多芯片組件(MCM,Multichip-Module)技術(shù)是減小系統(tǒng)體積和重量、提高系統(tǒng)性能的有效途徑，其應(yīng)用已從軍事、航天和大型計(jì)算機(jī)普及到汽車、通信、工業(yè)裝置、儀器與醫(yī)療設(shè)備等電子系統(tǒng)產(chǎn)品上。目前多芯片組件技術(shù)中最有發(fā)展優(yōu)勢(shì)的是低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC,Low Temperature Co-fired Ceramic)，因其在微波和毫米波頻段應(yīng)用具有低損耗，高集成度，低成本等特點(diǎn)，近些年來(lái)發(fā)展迅速。隨著微波毫米波系統(tǒng)對(duì)模塊小型化集

2、成化的需求日益增長(zhǎng)，LTCC的無(wú)源電路結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)封裝設(shè)計(jì)等技術(shù)成為發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。 本文針對(duì)LTCC技術(shù)在微波毫米波應(yīng)用中所遇到的關(guān)鍵問(wèn)題展開研究，取得了一些有益的結(jié)論。主要的研究工作如下： 1．LTCC微波毫米波模塊間垂直互連：為了實(shí)現(xiàn)高密度互連，本文采用面互連形式，利用毛鈕扣(Fuzz Button)彈性連接器進(jìn)行連接。文中分析了微波頻段的三線毛鈕扣互連特性，并通過(guò)電容和電感補(bǔ)償改善其性能。而對(duì)于毫米波頻段的模塊互

3、連，本文提出了一種新穎的垂直互連結(jié)構(gòu)形式，利用LTCC基板的優(yōu)勢(shì)，在LTCC基板上制作介質(zhì)集成波導(dǎo)(SIW)，與毛紐扣連接器形成介質(zhì)集成波導(dǎo)到同軸過(guò)渡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)新型互連結(jié)構(gòu)，利用Y分支SIW結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了寬帶互連。 2．寬帶過(guò)渡結(jié)構(gòu)：由于LTCC工藝所限，不規(guī)則基板形狀加工困難。此外，密閉封裝和高可靠性過(guò)渡對(duì)于系統(tǒng)集成非常重要。對(duì)于傳統(tǒng)的探針過(guò)渡，脊波導(dǎo)過(guò)渡等不適用于在LTCC技術(shù)中實(shí)現(xiàn)到金屬波導(dǎo)的過(guò)渡。本文提出了兩種新型過(guò)渡結(jié)構(gòu)。第

4、一種過(guò)渡結(jié)構(gòu)采用槽耦合與諧振貼片相結(jié)合實(shí)現(xiàn)毫米波LTCC組件中波導(dǎo)到微帶過(guò)渡，為了進(jìn)一步增加帶寬，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，貼片數(shù)目增加到三個(gè)，并且進(jìn)行了加工測(cè)試，效果比較理想。第二種過(guò)渡結(jié)構(gòu)采用介質(zhì)集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了到金屬波導(dǎo)的毫米波寬帶過(guò)渡，該結(jié)構(gòu)可以方便的在LTCC基板上實(shí)現(xiàn)。 3．互連建模研究：隨著多芯片組件密度的不斷提高，互連的不連續(xù)性成為制約整體性能的瓶頸。因此，對(duì)互連進(jìn)行仿真和建模，對(duì)于微波多芯片組件的設(shè)計(jì)有著重要的意義

5、。本文首次將支持向量機(jī)(SVM)回歸引入微波LTCC建模領(lǐng)域，對(duì)支持向量機(jī)基本原理作了詳細(xì)的闡述，并與傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)進(jìn)行了比較，說(shuō)明了支持向量機(jī)建模的優(yōu)勢(shì)。文中分別對(duì)LTCC層間互連和模塊間互連進(jìn)行了建模，說(shuō)明了支持向量機(jī)回歸方法在多芯片組件建模的可行性及其優(yōu)勢(shì)。 4．LTCC系統(tǒng)設(shè)計(jì)：多芯片組件特別是LTCC最大的優(yōu)勢(shì)就是可以在單個(gè)共燒基板上實(shí)現(xiàn)高密度系統(tǒng)封裝。本文采用LTCC技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了毫米波雙通道接收前端，并結(jié)合