3.3 A l/SiC復合材料基板上HDI技術T/R組件

　　1997年，Lockheed Martin 公司報道了和GE 公司合作開發的基于Al/SiC材料基板的薄膜多層電路的T/R組件（7），結構圖如圖3所示。采用Al/SiC材料做T/R組件的基板，主要考慮該材料不僅導熱率較高（接近氮化鋁，約160W/moK），而且熱張系數與GaAs或Si有源芯片接近，有利于直接貼裝芯片。此外該材料密度低，有利于降低組件重量。 采用Al/SiC材料作基板，必須預先加工成形并進行鍍Ni/Au金屬化，有源芯片和無源器件可以直接貼裝于凹腔內，并使其與基板表面在同一平面上，其中高功率GaAs芯片采用 AuSn高溫焊料焊于基板凹腔內，以保證熱傳導并降低器件結點溫度；非功率芯片和無源器件可以采用導電膠貼于基板凹腔內。然后在其上實施HDI技術（薄膜高密度多層互連），即采用膠粘劑復合一層聚酰亞胺膜（kapton）， 用激光在對應芯片焊盤以及基板上需要的位置開孔，在孔及基板上采用濺射工藝實現金屬化（Ti/Cu/Ti），然后采用激光或光刻的方法刻出圖形及帶線。以此類推，實現多層。

　　3.4 薄、厚膜混合集成電路寬帶T/R組件

　　1992年，通用公司報導了采用薄膜和厚膜混合工藝研制的寬帶S/C波段T/R組件（8）（3.0～6.0GHz），尺寸只有3.3英寸×1.17英寸，S波段輸出功率21W， C波段輸出功率19W，接收增益30~38 dB。其結構示意圖如圖4所示，在同一塊氧化鋁陶瓷基板（厚0.635mm）上，正面采用薄膜技術做微帶電路，背面采用厚膜技術做4層布線，正面薄膜電路和背面厚膜電路之間的互連采用激光打孔的方法實現，芯片和器件埋在陶瓷板孔內。

　　3.5 半導體硅材料上薄膜多層發射模塊

　　在半導體硅材料上，采用薄膜多層技術制造T/R組件的優點是可以和半導體技術兼容，可以集成有源芯片、無源器件，組件可以做的很小、并且能夠大批量生產；缺點是由于硅材料導熱率低，在需要高功率或高Q值的場合，高導熱的氮化鋁、氧化鈹陶瓷更有優勢。圖5是美國辛西納底大學研制的薄膜多層發射模塊示意圖，它是在硅基片上，用Dupont公司的聚酰亞胺做介質（每層介質厚度9~15μm），用Ti-Au-Ti或Cr-Au-Cr做導帶（Au厚度2~3μm），制作的4層金屬、3層介質的多層互連結構。

　　3.6 HTCC基板上薄膜多層 T/R組件

　　GE 和 Lockheed Martin 等公司合作開發的基于HTCC基板的薄膜多層電路的T/R組件（7），如圖7所示。預先將HTCC基板開槽并金屬化，將功率芯片貼裝預槽內，使之與基板表面持平，然后在其上實施HDI工藝。

　　采用 HTCC做T/R組件的基板，是充分利用了高溫共燒陶瓷（HTCC）和薄膜多層的優點，而又避開其不足。HTCC的優點是熱導率高、易實現多層；其缺點是由于采用的電阻率高的Mo、W等漿料制作導帶，微波損耗較大。薄膜多層互連技術的優點：線條精度高，采用Cu、Au等電阻率低的材料作導帶，微波損耗小；其缺點是耐功率不足、多層成本高。基于 HTCC的薄膜多層互連技術可以將電源線、地層、信號線布在HTCC中， 以滿足耐功率需要并減少薄膜多層層數。功率芯片可以通過焊接的方式貼在HTCC的凹腔中，有利于散熱。微帶線及芯片精細互連線可以作在少數幾層HDI層中，滿足微波性能的需要。

　　3.7 LTCC基板上薄膜集成 T/R組件

　　Reinhardt Microtech公司和Micro Systems Engineering 公司合作開發了一種可用于X波段T/R組件的精細混合（Finebrid）集成技術，這種技術是將LTCC和薄膜技術集成在一起，在采用杜邦951或943生瓷制造的LTCC板上，不用拋光等處理，直接制造精細薄膜電路圖形，結構示意圖見圖8。利用LTCC容易實現多層的特點，把直流電源線、控制信號線做在不同的層上，還可埋置電阻、電容等無源器件。選用杜邦951或943生瓷，是因為制成的LTCC損耗比較小。利用薄膜的高精度特點，把無源器件（如Lange耦合器、濾波器、電阻網絡、衰減器、功率分配器等）集成在LTCC表面。實用中薄膜圖形典型的線條及間距20微米，膜層厚度5微米；NiCr層充當電阻層和粘附層。從結構圖上可以看出，芯片安裝在LTCC表面的凹腔內，可以減小鍵合長度及關聯電感，芯片熱量可通過背面的散熱通孔柱傳到下面的熱沉上，可克服LTCC熱導率低的缺點。經可靠性測試，在LTCC表面實施薄膜工藝與在氧化鋁陶瓷上的可靠性相當。

　　4. 結語

　　從以上分析可以看出，與傳統的在陶瓷基板實施薄膜工藝相比，薄膜技術在T/R組件的應用有兩個明顯的新的趨勢，一是，在高導熱的金屬、合金、復合材料（ Al/SiC）上采用多層薄膜工藝，制造T/R組件，提高了組件耐功率性能，并且利于封裝；還可根據設計需要把芯片貼裝在表面的凹腔內，減短了金絲鍵合的長度或者不用鍵合，減小了或克服了寄生效應，改善組件性能；二是在其他多層基板（如HTCC或LTCC）上，實施薄膜工藝制造T/R組件，充分發揮HTCC或LTCC易實現多層及埋置無源器件的優點以及薄膜工藝高精度、低損耗的優點，對減小T/R組件基板尺寸、改善組件的電性能和熱性能有重要意義。