本发明专利技术提供一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，包括：阵列天线模块和设置在阵列天线模块下部与阵列天线模块使用叠层封装连接的收发电路模块，阵列天线模块和收发电路模块可分离测试，阵列天线模块和收发电路模块与母板之间通过焊球进行射频输入输出信号的传输、控制信号的传输和供电。本发明专利技术将封装天线技术引入有源相控阵，完成天线与收发组件的小型化一体化封装，并通过多种散热措施来实现一体化小尺寸封装内高功率芯片的有效散热，本发明专利技术采用一体化、规范标准化设计，封装天线微系统尺寸较小、装配工艺简单、集成度与一致性高，可以有效降低研制与加工时间，可大规模、流水线生产。水线生产。水线生产。
【技术实现步骤摘要】
一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统
[0001]本专利技术涉及基本电气元件
，具体涉及一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统。
技术介绍
[0002]未来对相控阵天线分辨率的要求不断提高，随之必然带来相控阵天线的口径扩大及其收发组件的数量增加。传统天线与收发组件分立设计后再通过连接器互连的集成方式使得封装尺寸与损耗较大，难以满足系统的低功耗、高集成度、小型化需求；且收发组件内含高功率芯片，小型化后系统热流密度较大，散热问题难以解决。
技术实现思路
[0003]本专利技术是为了解决传统有源相控阵系统难以小型化、低功耗、且小型化后散热困难的问题，提供一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，将封装天线技术引入有源相控阵，完成天线与收发组件的小型化一体化封装，并通过多种散热措施来实现一体化小尺寸封装内高功率芯片的有效散热，本专利技术采用一体化、规范标准化设计，封装天线微系统尺寸较小、装配工艺简单、集成度与一致性高，可以有效降低研制与加工时间，可大规模、流水线生产。
[0004]本专利技术提供一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：包括：阵列天线模块和设置在阵列天线模块下部与阵列天线模块使用叠层封装连接的收发电路模块，阵列天线模块和收发电路模块可分离测试，阵列天线模块和收发电路模块与母板之间通过焊球进行射频输入输出信号的传输、控制信号的传输和供电。
[0005]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，阵列天线模块包括辐射贴片和设置在辐射贴片下部的阵列天线模块基板，阵列天线模块基板使用同轴馈电方式为辐射贴片提供信号传输。
[0006]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，收发电路模块包括收发电路模块基板、设置在收发电路模块基板内部的芯片单元、设置在收发电路模块基板上表面的可伐合金围框和设置在可伐合金围框上部的可伐合金盖板，收发电路模块基板与阵列天线模块基板通过焊球和垂直互连电路电连接。
[0007]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，还包括焊球单元，焊球单元包括使阵列天线模块、收发电路模块电连接的第一焊球单元和使收发电路模块、母板电连接的第二焊球单元，第一焊球单元和第二焊球单元均为BGA焊球，第一焊球单元和第二焊球单元的焊球尺寸不同。
[0008]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，阵列天线模块还包括设置在阵列天线模块基板背面尺寸大于可伐合金盖板的空气腔，空气腔用于容纳可伐合金围框、可伐合金盖板在垂直方向上超出第一焊球单元直径的部分。
[0009]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，辐射
贴片以M
×
M的排布形式设置于阵列天线模块基板的上表面，阵列天线模块基板内部设置射频走线；
[0010]阵列天线模块基板和收发电路模块基板均为氮化铝高温共烧陶瓷基板；
[0011]收发电路模块基板内部设置射频走线，可伐合金围框和可伐合金盖板使用平行封焊以达到射频电路的气密性。
[0012]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，收发电路模块还包括设置在收发电路模块基板上表面的空腔，芯片单元通过以下任意一种方式固定在空腔内：导电胶粘接、引线键合和倒装焊接；
[0013]芯片单元包括N通道幅相控制多功能芯片、多功能电源管理芯片和与N通道幅相控制多功能芯片、多功能电源管理芯片均电连接的至少两个收发通道，N通道幅相控制多功能芯片用于将控制信号输出至每个收发通道；
[0014]收发通道包括电连接的发射高功率放大芯片、接收限幅器芯片和低噪声放大芯片，发射高功率放大芯片集成了收发切换开关。
[0015]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，多功能电源管理芯片倒扣堆叠封装在N通道幅相控制多功能芯片上表面，多功能电源管理芯片与N通道幅相控制多功能芯片通过微凸点贴合互连。
[0016]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，N通道幅相控制多功能芯片和收发通道的散热面紧贴空腔的底部，收发电路模块还包括设置在芯片单元下部和周围的热通孔，热通孔贯通的设置在收发电路模块基板底部，热通孔用于将芯片单元的热量通过收发电路模块基板、第二焊球单元输出至热控底板；
[0017]收发电路模块基板内部设置隔离通孔，隔离通孔用于进行不同的收发通道之间的电磁隔离。
[0018]本专利技术所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，作为优选方式，封装天线射频微系统的数量至少为两个；
[0019]封装天线射频微系统的信号发射方法为：外部射频信号通过第二焊球单元分别输入给每个封装天线微系统，经由收发电路模块基板内部的垂直互连电路与键合引线传输给N通道幅相控制多功能芯片与发射高功率放大芯片进行移相放大，并继续向上经过第一焊球单元与阵列天线模块基板内部的垂直互连电路传递给辐射贴片，辐射贴片将信号转换为电磁波发射到自由空间，信号发射完成；
[0020]封装天线射频微系统的信号接收方法为：自由空间的微弱电磁波由辐射贴片捕捉，经送阵列天线模块基板、第一焊球单元、收发电路模块基板、收发通道、第二焊球单元送往主机进行下一步处理，信号接收完成。
[0021]本专利技术设计的封装天线射频微系统为“M
×
M阵列天线+N通道收发组件”的结构(M、N为正整数，N＝M2)；上部分为阵列天线模块，下部分为收发电路模块，整个封装采用叠层(POP)封装的封装形式，使封装天线射频微系统在水平方向上实现面积最小化，同时各模块具备可分离测试的特点；封装天线射频微系统单元和母板之间通过焊球对子单元进行射频输入输出信号的传输、以及对子单元进行供电和提供控制信号。
[0022]本专利技术适用于大型有源相控阵。
[0023]本专利技术具有以下优点：
[0024](1)本专利技术选用合适的半导体芯片6，结合引线键合、平行封焊、倒装芯片、BGA互连等多种工艺合理规划设计电路布局，实现高集成度、低功耗的三维射频封装天线微系统；
[0025](2)本专利技术采用幅相多功能芯片61与倒扣封装于其上表面的电源管理芯片62相结合来完成功率分配/合成、6位移相、6位衰减、驱动放大、收发切换等功能，配合外围功放、低噪放、限幅器等芯片，实现封装天线射频微系统的高性能、小型化；
[0026](3)本专利技术采用高导热氮化铝高温共烧陶瓷介质收发电路模块基板21与52，将芯片6设于下层基板空气腔8中，芯片6背面贴近封装天线微系统底面，并在芯片6散热面底部及周围基板设有多个金属热通孔9，使热量可以及时散出；
[0027](4)本专利技术采用多层射频链路上下互联，实现封装天线微系统的小型化；
[0028](5)本专利技术采用一体化、高集成度、规范标准化设计，射频输入输出、视频输入采用装配工艺简单、互连距离短、传输损耗小的BGA互连方式；
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：包括：阵列天线模块(1)和设置在所述阵列天线模块(1)下部与所述阵列天线模块(1)使用叠层封装连接的收发电路模块(2)，所述阵列天线模块(1)和所述收发电路模块(2)可分离测试，所述阵列天线模块(1)和所述收发电路模块(2)与母板之间通过焊球进行射频输入输出信号的传输、控制信号的传输和供电。2.根据权利要求1所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：所述阵列天线模块(1)包括辐射贴片(11)和设置在所述辐射贴片(11)下部的阵列天线模块基板(12)，所述阵列天线模块基板(12)使用同轴馈电方式为所述辐射贴片(11)提供信号传输。3.根据权利要求2所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：所述收发电路模块(2)包括收发电路模块基板(21)、设置在所述收发电路模块基板(21)内部的芯片单元(22)、设置在所述收发电路模块基板(21)上表面的可伐合金围框(23)和设置在所述可伐合金围框(23)上部的可伐合金盖板(24)，所述收发电路模块基板(21)与所述阵列天线模块基板(12)通过焊球和垂直互连电路电连接。4.根据权利要求3所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：还包括焊球单元(3)，所述焊球单元(3)包括使所述阵列天线模块(1)、所述收发电路模块(2)电连接的第一焊球单元(31)和使所述收发电路模块(2)、所述母板电连接的第二焊球单元(32)，所述第一焊球单元(31)和所述第二焊球单元(32)均为BGA焊球，所述第一焊球单元(31)和所述第二焊球单元(32)的焊球尺寸不同。5.根据权利要求4所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：所述阵列天线模块(1)还包括设置在所述阵列天线模块基板(12)背面尺寸大于所述可伐合金盖板(24)的空气腔(13)，所述空气腔(13)用于容纳所述可伐合金围框(23)、所述可伐合金盖板(24)在垂直方向上超出所述第一焊球单元(31)直径的部分。6.根据权利要求3所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：所述辐射贴片(11)以M
×
M的排布形式设置于所述阵列天线模块基板(12)的上表面，所述阵列天线模块基板(12)内部设置射频走线；所述阵列天线模块基板(12)和所述收发电路模块基板(21)均为氮化铝高温共烧陶瓷基板；所述收发电路模块基板(21)内部设置射频走线，所述可伐合金围框(23)和所述可伐合金盖板(24)使用平行封焊以达到射频电路的气密性。7.根据权利要求4所述的一种一体化有源相控阵封装天线射频微系统，其特征在于：所述收发电路模块(2)还包括设置在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓庆，刘德喜，景翠，康楠，尹蒙蒙，袁晓明，史磊，刘亚威，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。