一种小型化射频前端结构及系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小型化射频前端结构及系统，属于射频封装技术领域，包括从下到上依次设置的BGA阵列、至少一个TSV转接板、TSV通孔、键合层、器件和硅封帽，所述TSV通孔设置在所述TSV转接板上，所述BGA阵列设置在所述TSV转接板背面并通过所述TSV通孔及再布线技术与所述TSV转接板正面的器件电连接，所述器件设置在所述TSV转接板正面并与其电连接，所述硅封帽通过所述键合层与所述TSV转接板键合。本实用新型专利技术利用了TSV三维集成封装技术，可用于雷达，电子对抗，通信等射频系统，特别是用于对小型化、轻量化的要求十分高的机载环境中；大幅降低了射频系统的体积和重量，为高效费比、微型化、高性能的新型射频系统的发展提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化射频前端结构及系统
本技术涉及射频封装
，具体涉及一种小型化射频前端结构及系统。
技术介绍
相控阵雷达、通信和电子战装备是现代高技术信息化战争不可缺少的战略装备之一，世界各军事强国在加强信息装备研究方面从来都是不遗余力。宽带射频前端是宽带有源相控阵天线最关键的部件，其设计的成功与否，决定了整部雷达或电子战装备的成本、可生产性和系统性能。提高单个射频前端的输出功率和增加射频前端的数量，可使雷达和电子战设备的发射功率加大，从而扩展作用距离。射频前端的技术实现难度很大，特别是针对机载环境使用的射频前端，重量要轻、体积要小，战术性能和可靠性要求高。因此，提出一种小型化射频前端结构。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有射频前端难以实现轻重量、小体积，高战术性能和高可靠性要求等问题，提供了一种小型化射频前端结构。本技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本技术包括从下到上依次设置的BGA阵列(球栅阵列)、至少一个TSV转接板、TSV通孔、键合层、器件和硅封帽，所述TSV通孔设置在所述TSV转接板上，所述BGA阵列设置在所述TSV转接板背面并通过所述TSV通孔与再布线技术与所述TSV转接板正面的器件电连接，所述器件设置在所述TSV转接板正面并与所述TSV转接板电连接，所述硅封帽通过所述键合层与所述TSV转接板键合。更进一步的，所述硅封帽内采用刻蚀工艺形成腔体，所述硅封帽与所述TSV转接板键合时所述器件位于腔体内部，所述BGA阵列位于腔体外部。更进一步的，所述BGA阵列的材质为锡或锡铅，所述BGA阵列中的各焊球直径为200um以上。更进一步的，所述TSV转接板的材质为高阻硅，其厚度小于200um。更进一步的，所述器件包括多种器件，分别为驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块，所述驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块均设置在所述TSV转接板正面并通过再布线技术与背面的BGA阵列电连接。更进一步的，所述TSV转接板的数量为多个时，多种所述器件分别设置在各所述TSV转接板上，各所述TSV转接板层叠设置，相邻两个所述TSV转接板之间电连接。本技术还提供了一种小型化射频前端系统，采用了上述的射频前端结构封装，所述射频前端系统包括发射通道和接收通道，所述发射通道包括一个驱动放大器、一个功率放大器、一个收发多功能芯片与一个开关芯片，所述收发多功能芯片、所述驱动放大器、所述功率放大器、所述开关芯片依次相连；所述接收通道包括一个收发多功能芯片、两个低噪声放大器，一个限幅器、一个衰减器与一个开关芯片，所述开关芯片、所述限幅器、第一级低噪声放大器、所述衰减器、第二级低噪声放大器与所述收发多功能芯片依次相连；所述收发多功能芯片与所述开关芯片是发射通道和接收通道的共用器件，采用分时工作模式。更进一步的，在所述发射通道工作时，所述收发多功能芯片用来对发射信号进行传输和移相；在所述接收通道工作时，收发多功能芯片用于对接收信号进行传输和衰减，通过所述开关芯可切换射频前端系统的收发功能。更进一步的，所述射频前端系统还包括用于对发射通道和接收通道进行分时控制的波控模块，所述波控模块通过波束控制和电源调制来实现分时控制。所述波束控制即通过移位时钟串入24位数据，在收发切换控制下，并行输出到收发多功能芯片中，对发射或者接收信号进行移相或者衰减。所述电源调制即通过多功能电源调制芯片供电给发射通道的驱动放大器，功率放大器，和接收通道的两级低噪声放大器，以及收发通道共用的收发多功能芯片和开关芯片，并在收发切换控制下，选择是放大通道还是接收通道工作。更进一步的，在所述射频前端系统进行通道扩充时，将多个所述射频前端结构通过各自的所述BGA阵列表贴到阵面网络。更进一步的，所述射频前端系统的工作频段为2Ghz～18GHz。本技术相比现有技术具有以下优点：该小型化射频前端结构，利用了TSV三维集成封装技术，可用于雷达，电子对抗，通信等射频系统，特别是用于对小型化、轻量化的要求十分高的机载环境中；颠覆了传统的射频前端的设计和集成制造方法，大幅降低了射频系统的体积和重量，为高效费比、微型化、高性能的新型射频系统的发展提供技术支撑，值得被推广使用。附图说明图1是本技术实施例二射频前端系统的系统原理图；图2是本技术实施例二中射频前端结构的示意图；图3是本技术实施例三中的射频前端结构的示意图；图4是本技术实施例四中的射频前端结构的示意图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。本实施例提供一种技术方案：一种小型化射频前端结构，包括从下到上依次设置的BGA阵列1，一个TSV转接板2，TSV通孔3，键合层4，器件5和硅封帽6，所述TSV通孔3设置在所述TSV转接板2上，所述BGA阵列1设置在所述TSV转接板2背面并通过所述TSV通孔3与器件5电连接，所述器件5设置在所述TSV转接板2正面并与所述TSV转接板2电连接，所述硅封帽6通过所述键合层4与所述TSV转接板2键合。所述硅封帽6内采用刻蚀工艺形成腔体，所述硅封帽6与所述TSV转接板2键合时所述器件5位于腔体内部，所述BGA阵列1位于腔体外部。所述BGA阵列1的材质为锡或者锡铅，所述BGA阵列1的各焊球直径为200um以上。所述TSV转接板2的材质为高阻硅，其厚度小于200um。所述器件5包括多种器件，分别为驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块，所述驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块均设置在所述TSV转接板2正面并通过再布线技术与背面BGA阵列电连接。所述TSV转接板2的数量为多个时，多种所述器件5分别设置在各所述TSV转接板2上，各所述TSV转接板2层叠设置，相邻两个所述TSV转接板2之间通过铜柱进行电连接。本实施例还提供了一种小型化射频前端系统，采用了上述的射频前端结构封装，所述射频前端系统包括发射通道和接收通道，所述发射通道包括一个驱动放大器、一个功率放大器、一个收发多功能芯片与一个开关芯片，所述收发多功能芯片、所述驱动放大器、所述功率放大器、所述开关芯片依次相连；所述接收通道包括一个收发多功能芯片、两个低噪声放大器，一个限幅器、一个衰减器与一个开关芯片，所述开关芯片、所述限幅器、第一级低噪声放大器、所述衰减器、第二级低噪声放大器与所述收发多功能芯片依次相连；所述收发多功能芯片与所述开关芯片是发射通道和接收通道的共用器件，采用分时工作模式。在所述发射通道工作时，所述收发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化射频前端结构，其特征在于：包括从下到上依次设置的BGA阵列，至少一个TSV转接板，TSV通孔，键合层，器件和硅封帽，所述TSV通孔设置在所述TSV转接板上，所述器件设置在所述TSV转接板上并与所述TSV转接板电连接，所述BGA阵列设置在所述TSV转接板上并通过所述TSV通孔与所述TSV转接板上的所述器件电连接，所述硅封帽通过所述键合层与所述TSV转接板键合。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型化射频前端结构，其特征在于：包括从下到上依次设置的BGA阵列，至少一个TSV转接板，TSV通孔，键合层，器件和硅封帽，所述TSV通孔设置在所述TSV转接板上，所述器件设置在所述TSV转接板上并与所述TSV转接板电连接，所述BGA阵列设置在所述TSV转接板上并通过所述TSV通孔与所述TSV转接板上的所述器件电连接，所述硅封帽通过所述键合层与所述TSV转接板键合。


2.根据权利要求1所述的一种小型化射频前端结构，其特征在于：所述硅封帽内设有腔体，所述硅封帽与所述TSV转接板键合时所述器件位于腔体内部，所述BGA阵列位于腔体外部。


3.根据权利要求1所述的一种小型化射频前端结构，其特征在于：所述BGA阵列的材质为锡或锡铅，所述BGA阵列中的各焊球直径在200um以上。


4.根据权利要求1所述的一种小型化射频前端结构，其特征在于：所述TSV转接板的材质为高阻硅，其厚度小于200um。


5.根据权利要求1所述的一种小型化射频前端结构，其特征在于：所述器件包括多种器件，分别为驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块，所述驱动放大器、功率放大器、收发多功能芯片、开关芯片、低噪声放大器、限幅器、衰减器与波控模块均设置在所述TSV转接板上并与所述BGA阵列电连接。


6.根据权利要求5所述的一种小型化射频前端结构，其特征在于：所述TSV转接板的数量为多个时，多种所述器...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宏凯，刘勇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：新型
国别省市：安徽;34