薄膜電路技術在T/R組件中的應用

3.4 薄、厚膜混合集成電路寬帶T/R組件

1992年，通用公司報導了采用薄膜和厚膜混合工藝研制的寬帶S/C波段T/R組件(8)(3.0～6.0GHz)，尺寸只有3.3英寸×1.17英寸，S波段輸出功率21W, C波段輸出功率19W,接收增益30~38 dB。其結構示意圖如圖4所示,在同一塊氧化鋁陶瓷基板(厚0.635mm)上，正面采用薄膜技術做微帶電路，背面采用厚膜技術做4層布線，正面薄膜電路和背面厚膜電路之間的互連采用激光打孔的方法實現(xiàn)，芯片和器件埋在陶瓷板孔內。

3.5 半導體硅材料上薄膜多層發(fā)射模塊

在半導體硅材料上，采用薄膜多層技術制造T/R組件的優(yōu)點是可以和半導體技術兼容，可以集成有源芯片、無源器件，組件可以做的很小、并且能夠大批量生產;缺點是由于硅材料導熱率低，在需要高功率或高Q值的場合，高導熱的氮化鋁、氧化鈹陶瓷更有優(yōu)勢。圖5是美國辛西納底大學研制的薄膜多層發(fā)射模塊示意圖，它是在硅基片上，用Dupont公司的聚酰亞胺做介質(每層介質厚度9~15μm)，用Ti-Au-Ti或Cr-Au-Cr做導帶(Au厚度2~3μm)，制作的4層金屬、3層介質的多層互連結構。

3.6 HTCC基板上薄膜多層 T/R組件

GE 和 Lockheed Martin 等公司合作開發(fā)的基于HTCC基板的薄膜多層電路的T/R組件(7)，如圖7所示。預先將HTCC基板開槽并金屬化，將功率芯片貼裝預槽內，使之與基板表面持平，然后在其上實施HDI工藝。

采用 HTCC做T/R組件的基板，是充分利用了高溫共燒陶瓷(HTCC)和薄膜多層的優(yōu)點，而又避開其不足。HTCC的優(yōu)點是熱導率高、易實現(xiàn)多層;其缺點是由于采用的電阻率高的Mo、W等漿料制作導帶，微波損耗較大。薄膜多層互連技術的優(yōu)點：線條精度高，采用Cu、Au等電阻率低的材料作導帶，微波損耗小;其缺點是耐功率不足、多層成本高?；? HTCC的薄膜多層互連技術可以將電源線、地層、信號線布在HTCC中, 以滿足耐功率需要并減少薄膜多層層數(shù)。功率芯片可以通過焊接的方式貼在HTCC的凹腔中，有利于散熱。微帶線及芯片精細互連線可以作在少數(shù)幾層HDI層中，滿足微波性能的需要。

3.7 LTCC基板上薄膜集成 T/R組件

Reinhardt Microtech公司和Micro Systems Engineering 公司合作開發(fā)了一種可用于X波段T/R組件的精細混合(Finebrid)集成技術，這種技術是將LTCC和薄膜技術集成在一起，在采用杜邦951或943生瓷制造的LTCC板上，不用拋光等處理，直接制造精細薄膜電路圖形，結構示意圖見圖8。利用LTCC容易實現(xiàn)多層的特點，把直流電源線、控制信號線做在不同的層上，還可埋置電阻、電容等無源器件。選用杜邦951或943生瓷，是因為制成的LTCC損耗比較小。利用薄膜的高精度特點，把無源器件(如Lange耦合器、濾波器、電阻網絡、衰減器、功率分配器等)集成在LTCC表面。實用中薄膜圖形典型的線條及間距20微米，膜層厚度5微米;NiCr層充當電阻層和粘附層。從結構圖上可以看出，芯片安裝在LTCC表面的凹腔內，可以減小鍵合長度及關聯(lián)電感，芯片熱量可通過背面的散熱通孔柱傳到下面的熱沉上，可克服LTCC熱導率低的缺點。經可靠性測試，在LTCC表面實施薄膜工藝與在氧化鋁陶瓷上的可靠性相當。

4. 結語

從以上分析可以看出，與傳統(tǒng)的在陶瓷基板實施薄膜工藝相比，薄膜技術在T/R組件的應用有兩個明顯的新的趨勢，一是，在高導熱的金屬、合金、復合材料( Al/SiC)上采用多層薄膜工藝，制造T/R組件，提高了組件耐功率性能，并且利于封裝;還可根據(jù)設計需要把芯片貼裝在表面的凹腔內，減短了金絲鍵合的長度或者不用鍵合，減小了或克服了寄生效應，改善組件性能;二是在其他多層基板(如HTCC或LTCC)上，實施薄膜工藝制造T/R組件，充分發(fā)揮HTCC或LTCC易實現(xiàn)多層及埋置無源器件的優(yōu)點以及薄膜工藝高精度、低損耗的優(yōu)點，對減小T/R組件基板尺寸、改善組件的電性能和熱性能有重要意義。

國內，在T/R組件的制造領域，尚未見相關應用報導，可加以重視，開展相關跟進研究工作。