微波組件

微波組件是利用各種微波元器件（至少有一個是有源的）和其他零件組裝而成的產品。

基本介紹

• 中文名：微波組件
• 外文名：microwave components
• 工藝技術：晶片貼裝、引線鍵合互連等
• 相關效應：腔體效應
• 基礎技術：SMT
• 學科：電子工程

微波組件的關鍵組裝工藝技術

組裝技術是微波組件研製、生產的重要環節，如何實現各種微波、控制元器件的高密度、高一致性、高可靠性組裝是未來微波組件組裝技術的研究方向。目前，以SMT為基礎的微組裝技術（MPT: Microelectronic Packaging Technology）已經成為微波組件組裝技術的主流，並且微波組件組裝技術正向高密度、立體組裝方向發展。而傳統的組裝方式與新材料、新工藝相結合是目前微波組件組裝工藝技術的現狀。

由MPT的工藝流程可歸納出微波組件組裝的關鍵工藝技術有如下4個方面：（1）基板/載體大面積接地互連；（2）晶片貼裝；（3）引線鍵合互連；（4）密封。每種工藝在實際研製生產中有著多種實現方法，套用時需根據產品的不同特點和具體要求做適當選擇，下面將逐一介紹這四種工藝的具體實現方法，並對微波組件組裝技術的新工藝進行展望。

基板/載體大面積接地互連

綜合考慮材料特性、結構需求、成本等方面因素，大多數微波組件的基板與盒體都分開製造，而兩者的大面積接地互連質量，將直接影響微波組件的接地效果。目前，實現基板大面積接地互連有三種工藝方法：（1）螺釘壓緊接地法；（2）釺焊接地法；（3）導電膠接地法。

晶片貼裝技術

微波組件使用的微波及控制元器件較多，為了提高組裝密度和降低封裝損耗，絕大多數微波及控制元器件皆以裸晶片形式安裝。實現晶片安裝的方法有兩種：合金貼裝法和粘結劑貼裝法。

引線鍵合互連

引線鍵合是最通用的晶片鍵合技術，能滿足從消費類電子產品到大型電子產品、民用產品到軍用產品的廣泛需求，如今全球超過96%的IC晶片都使用引線鍵合。同時，引線鍵合也是實現微波組件電氣互連的關鍵工序。引線鍵合根據鍵合機原理不同，分為球鍵合和楔鍵合；根據鍵合條件的不同，可分為熱壓焊、冷超聲、熱超聲鍵合。

密封

良好的密封可以保護器件和封裝金屬內層不受環境腐蝕和機械損傷。目前微波組件的主要密封方式有釺焊密封、平行縫焊密封、雷射焊接密封、環氧膠密封。

微波組件設計中的腔體效應

微波組件是有源相控陣雷達中的關鍵部件之一，是通過裝在盒體內的微波器件來實現雷達微波信號的功率放大、低噪聲放大和變頻等功能。隨著雷達技術和微波積體電路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)技術的發展，對其尺寸的要求進一步提高。腔體效應是指微波組件的形狀、尺寸和電路布局等結構參數對 S 參數的影響，這些結構參數對組件的性能指標和增益穩定性起著決定性作用。由於微波組件內部結構複雜，再加上器件對腔體的微擾，目前尚無非常完整的理論支持微波腔體的設計。工程上比較常見的方法是加吸波材料，通過合理的腔體尺寸避開工作頻帶等。

在微波電路設計中，腔體效應是需要重點考慮的因素，由於微波電路的組成較為複雜，需要引入數值仿真工具進行分析。首先選擇合理的腔體尺寸。在腔體尺寸選定的情況下，可以通過改變微帶線的布局來改變腔體的諧振特性。當諧振頻率較低時，可以忽略該諧振頻率點對微波電路的影響。

目前微波組件生產的特點

原有設計存在缺陷

早期研發的產品在可製造性設計和可靠性設計等方面考慮較少，在量產階段不可避免地暴露出某些設計缺陷，出現重大質量問題。

量產階段工藝控制和可靠性要求更嚴格

為了滿足長期使用要求，量產階段在產品的工藝過程控制和可靠性方面要求非常全面和嚴格，對原材料等級、工藝過程控制、篩選考核條件等環節，都結合產品的套用背景，提出了具體、實際的要求。

對各批次產品的一致性穩定性有嚴格要求

量產是一個持續性生產的過程，數量大，批次多。而整機系統出於可維護性的需要，要求組件的各批次產品要具備一致性、可替換性。

微波組件生產中質量問題的特點

微波組件通常作為整機系統的元器件配套使用，在整個產業鏈中居於上游，這種特殊地位使得微波組件的質量問題模式具有鮮明的特點，即滯後性和隱蔽性。

滯後性

具體表征：組件一般在交付整機用戶後1年～ 2年內才暴露質量問題，此時已到了整機聯試或試驗階段，排故障難度大、時間長，牽扯方面多，影響大。

隱蔽性

具體表征：表象看似簡單，但形成機理具有複雜性和多樣性。故障通常是在經過多次的環境和機械應力等試驗後，由於累積效應和疲勞作用後才出現。