Гибридно-монолитный частотно-преобразовательный модуль, выполненный по технологии LTCC, с применением Flip-Chip

Представлены результаты разработки в ФГУП «НПП «Исток» гибридно-монолитного частотно-преобразовательного многослойного СВЧ модуля, выполненного по технологии LTCC. Для улучшения частотной избирательности, уменьшения массогабаритных характеристик и повышения надежности применена «Flip-Chip» технология посадки кристаллов.

I. Введение

Одним из наиболее важных требований, предъявляемых к современной радиоэлектронной аппарату-
ре, является необходимость обеспечения минимально возможных массогабаритных характеристик, повышения надежности и снижения себестоимости за счет единой технологии производства. Существенный прогресс в минимизации габаритов и массы СВЧ модулей достигнут при использовании интегральной технологии. Большинство современных интегральных схем СВЧ выполняется в виде планарных конструкций. Отказ от корпусных дискретных элементов, монтируемых по технологиям с высокой плотностью межсоединений (High Density Interconnect-HDI), к числу которых относится «Flip-Chip» («перевернутый кристалл»), также позволяет существенно снизить массогабаритные характеристики устройства.

Рис. 1. Структурная схема частотно-преобразовательного СВЧ модуля.

Рис. 1. Структурная схема
частотно-преобразовательного СВЧ модуля.

II. Основная часть

Представлены результаты разработки авторами модуля преобразователя частоты на многослойной
керамической плате, выполненной по технологии LTCC. Плата реализована на керамике DuPont 951.
Структурная схема изображена на рис. 1, габаритные размеры платы 24×30 мм (рис. 2).

Внешний вид модуля.

Рис. 2. Внешний вид модуля.

Плата представляет собой одиннадцатислойную конструкцию с разводкой внутри слоев проводников
питания и СВЧ трактов. Также она содержит планарный пятизвенный полосно-пропускающий фильтр с центральной частотой 2,6 ГГц и полосой пропускания 5 % и фильтр низких частот с частотой среза 5 ГГц. На плате есть посадочные места для навесных элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей) и для кристаллов умножителей частоты, усилителей мощности и ПАВ фильтров (рис. 3)

Рис. 3. Место установки кристалла ПАВ фильтра

Рис. 3. Место установки кристалла ПАВ фильтра

В целях улучшения спектральной чистоты выходного сигнала модуля разработан ряд ПАВ фильтров,
предназначенных для монтажа по технологии «Flip-Chip» (ранее применялась технология «Chip on Board»). Технология подразумевает матричное расположение контактных площадок (по сравнению с контактными площадками, расположенными по краю кристалла), что уменьшает массогабаритные характеристики изделия (рис. 4). Отсутствие проволочных, сварных соединений и малая протяженность межкомпонентных соединений сводит к минимуму величину их индуктивности и повышает надежность. Обратный монтаж кристалла уменьшает потери на излучение и, тем самым, позволяет увеличить потери в полосе заграждения.

Рис. 4. а) ПАВ фильтр, установленный по техноло- гии «Flip-Chip». б) ПАВ фильтр, установленный по технологии «Chip on Board».

Рис. 4. а) ПАВ фильтр, установленный по техноло- гии «Flip-Chip». б) ПАВ фильтр, установленный по технологии «Chip on Board».

Монтаж осуществлялся на клеящуюся основу, разработанную в ФГУП «НПП «Исток». Авторами проведены измерения фильтров. Их АЧХ представлены на рис. 4 и 5.

Рис. 4. АЧХ ПАВ фильтра установленного по технологии «Flip-Chip».

Рис. 4. АЧХ ПАВ фильтра установленного по технологии «Flip-Chip».

Рис. 5. АЧХ ПАВ фильтра установленного по технологии «Chip on Board».

Рис. 5. АЧХ ПАВ фильтра установленного по технологии «Chip on Board».

III. Заключение

В результате проведенной работы авторами разработано и изготовлено гибридно-монолитное устройство, выполненное по технологии LTCC и «Flip-Chip». Применение технологии Flip-Chip позволило сократить массогабаритные показатели модуля, а также сделало более спектрально чистым сигнал на выходе.