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基于机电耦合的互联工艺参数对微波组件传输性能的影响分析

彭雪林  
【摘要】:有源相控阵天线(APAA)内部集成着大量的T/R组件,其封装工艺多采用多芯片组件技术,该技术是在高密度的多层互联基板上,采用微焊接与封装工艺把各微波器件组装起来,形成高密度、高可靠性、高性能的微电子产品的技术。在高速互连系统中,T/R组件内部的多芯片互联工艺手段显得极为重要,而其自身特点所引起的结构误差直接影响着T/R组件的微波射频性能,制约着整个雷达系统电性能的实现,可见,研究互联工艺参数对微波电路传输性能的影响意义深远。本文首先以互联工艺中典型的模块拼缝为对象,从场路耦合的角度出发,提出了互联工艺参数对微波电路传输性能的分析方法,第一,首先对其进行等效电路的理论分析,得到电路参数的数学模型;第二,建立工艺手段的电磁分析模型;第三,进行不同频段、不同结构参数下的仿真计算,并对结果数据进行后处理;定性、定量地给出拼缝宽度对无源微带射频电路特性的影响机理,在该模型中,S、X、Ku波段下的缝隙宽度应分别控制在0.2mm、0.15mm和0.05mm以内。最后本文开展了样件验证工作,有力地证明了分析方法与理论结果的正确性。再者,以互联工艺中典型的螺栓连接为对象,对其进行随机振动分析,得到变形后的微带电路,针对变形微带电路,本文提出了一种变形曲面拟合的数学方法,并提取了曲面拟合的数学方程;而后通过电磁建模计算,得到了基板变形对无源微带电路传输性能的影响机理;接下来从场路耦合的角度对螺栓分布进行了人工调优,用同样的方法分析了改进螺栓分布后的微带电路传输性能。通过数据对比挖掘,最后指出,在工程设计中,可以通过控制螺栓数量及安装位置以减小基板的变形量,来保证微波电路的传输性能,同时尽量让螺栓远离有源器件,在确保稳定性的前提下,以靠近边缘为佳。最后,以互联工艺中典型的钎焊连接为对象,对钎焊连接中典型的圆柱形空洞进行分析,提出了一种钎焊空洞的综合分析方法,通过建立钎焊空洞的电磁分析模型,分别对空洞位置、结构尺寸、数目以及焊接钎透率等几个方面开展研究,指出,工程中,钎焊空洞应避免出现钎焊边缘与馈电端口处,钎透率越大,微波电路的传输性能越好,当钎透率为40%,则不满足要求,且对于空洞的影响,电压驻波比表现更为敏感。


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