薄膜电路技术在T/R组件中的应用

波领域使用的BCB等介质材料，最后在芯片焊盘处刻蚀通孔，进行薄膜多层电路的制作。这种技术的突出优点是所有芯片或无源器件(如耦合器、滤波器等)可以同时装配，装配不采用金丝键合手段也不用倒装芯片，以解决毫米波频段金丝键合带来的一致性控制以及寄生效应难题；同时也可解决采用倒装芯片带来的功率耗散问题，芯片的热量可以通过金属底板快速散去。

3.3 A l/SiC复合材料基板上HDI技术T/R组件

1997年，Lockheed Martin 公司报道了和GE 公司合作开发的基于Al/SiC材料基板的薄膜多层电路的T/R组件(7)，结构图如图3所示。采用Al/SiC材料做T/R组件的基板，主要考虑该材料不仅导热率较高(接近氮化铝，约160W/moK),而且热张系数与GaAs或Si有源芯片接近，有利于直接贴装芯片。此外该材料密度低，有利于降低组件重量。采用Al/SiC材料作基板，必须预先加工成形并进行镀Ni/Au金属化，有源芯片和无源器件可以直接贴装于凹腔内，并使其与基板表面在同一平面上，其中高功率GaAs芯片采用AuSn高温焊料焊于基板凹腔内，以保证热传导并降低器件结点温度；非功率芯片和无源器件可以采用导电胶贴于基板凹腔内。然后在其上实施HDI技术(薄膜高密度多层互连)，即采用胶粘剂复合一层聚酰亚胺膜(kapton), 用激光在对应芯片焊盘以及基板上需要的位置开孔，在孔及基板上采用溅射工艺实现金属化(Ti/Cu/Ti)，然后采用激光或光刻的方法刻出图形及带线。以此类推，实现多层。

3.4 薄、厚膜混合集成电路宽带T/R组件

1992年，通用公司报导了采用薄膜和厚膜混合工艺研制的宽带S/C波段T/R组件(8)(3.0～6.0GHz)，尺寸只有3.3英寸×1.17英寸，S波段输出功率21W, C波段输出功率19W,接收增益30~38 dB。其结构示意图如图4所示,在同一块氧化铝陶瓷基板(厚0.635mm)上，正面采用薄膜技术做微带电路，背面采用厚膜技术做4层布线，正面薄膜电路和背面厚膜电路之间的互连采用激光打孔的方法实现，芯片和器件埋在陶瓷板孔内。

3.5 半导体硅材料上薄膜多层发射模块

在半导体硅材料上，采用薄膜多层技术制造T/R组件的优点是可以和半导体技术兼容，可以集成有源芯片、无源器件，组件可以做的很小、并且能够大批量生产；缺点是由于硅材料导热率低，在需要高功率或高Q值的场合，高导热的氮化铝、氧化铍陶瓷更有优势。图5是美国辛西纳底大学研制的薄膜多层发射模块示意图，它是在硅基片上，用Dupont公司的聚酰亚胺做介质(每层介质厚度9~15μm)，用Ti-Au-Ti或Cr-Au-Cr做导带(Au厚度2~3μm)，制作的4层金属、3层介质的多层互连结构。

3.6 HTCC基板上薄膜多层T/R组件

GE 和Lockheed Martin 等公司合作开发的基于HTCC基板的薄膜多层电路的T/R组件(7)，如图7所示。预先将HTCC基板开槽并金属化，将功率芯片贴装预槽内，使之与基板表面持平，然后在其上实施HDI工艺。

采用HTCC做T/R组件的基板，是充分利用了高温共烧陶瓷(HTCC)和薄膜多层的优点，而又避开其不足。HTCC的优点是热导率高、易实现多层；其缺点是由于采用的电阻率高的Mo、W等浆料制作导带，微波损耗较大。薄膜多层互连技术的优点：线条精度高，采用Cu、Au等电阻率低的材料作导带，微波损耗小；其缺点是耐功率不足、多层成本高。基于HTCC的薄膜多层互连技术可以将电源线、地层、信号线布在HTCC中, 以满足耐功率需要并减少薄膜多层层数。功率芯片可以通过焊接的方式贴在HTCC的凹腔中，有利于散热。微带线及芯片精细互连线可以作在少数几层HDI层中，满足微波性能的需要。

3.7 LTCC基板上薄膜集成T/R组件

Reinhardt Microtech公司和Micro Systems Engineering 公司合作开发了一种可用于X波段T/R组件的精细混合(Finebrid)集成技术，这种技术是将LTCC和薄膜技术集成在一起，在采用杜邦951或943生瓷制造的LTCC板上，不用抛光等处理，直接制造精细薄膜电路图形，结构示意图见图8。利用LTCC容易实现多层的特点，把直流电源线、控制信号线做在不同的层上，还可埋置电阻、电容等无源器件。选用杜邦951或943生瓷，是因为制成的LTCC损耗比较小。利用薄膜的高精度特点，把无源器件(如Lange耦合器、滤波器、电阻网络、衰减器、功率分配器等)集成在LTCC表面。实用中薄膜图形典型的线条及间距20微米，膜层厚度5微米；NiCr层充当电阻层和粘附层。从结构图上可以看出，芯片安装在LTCC表面的凹腔内，可以减小键合长度及关联电感，芯片热量可通过背面的散热通孔柱传到下面的热沉上，可克服LTCC热导率低的缺点。经可靠性测试，在LTCC表面实施薄膜工艺与在氧化铝陶瓷上的可靠性相当。

4. 结语

从以上分析可