在線式微波功率傳感器的封裝研究.pdf

1、微波功率計(jì)廣泛用于測(cè)量微波發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的輸出/輸入功率、信號(hào)源的輸出電平以及接收機(jī)本地振蕩器的電平、天線系統(tǒng)輻射的功率、振蕩器的輸出功率、交流信號(hào)電壓的均方根值以及標(biāo)準(zhǔn)交直流、毫瓦計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的校準(zhǔn)等，在國防、通訊、科研等領(lǐng)域有著光明的前景。最近幾年，隨著無線通信領(lǐng)域的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界對(duì)于無線通信設(shè)備高度集成化的需求非常強(qiáng)烈。這樣的需求客觀上刺激了微波器件向高度集成化、小型化的方向發(fā)展。隨著RF MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，把微波功

2、率傳感器通過標(biāo)準(zhǔn)的GaAs MMIC工藝制備出來已經(jīng)不再是夢(mèng)想。采用RF MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微波功率傳感器能嵌入到微波和毫米波單片集成電路當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微波功率的在線檢測(cè)。這樣，不僅大大提高了集成度，還能充分利用被檢測(cè)的微波信號(hào)。同時(shí)，利用RF MEMS技術(shù)制備的微波器件都是無源器件，無需消耗直流功率，在相同條件下可以顯著提高系統(tǒng)的工作時(shí)間。 微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的很多研究、開發(fā)人員都把包括組裝和測(cè)試在內(nèi)的封裝視為產(chǎn)品成功商業(yè)化的唯一最

3、亟待解決的關(guān)鍵問題。封裝實(shí)質(zhì)上也是影響市場上各種RF MEMS和微系統(tǒng)產(chǎn)品總生產(chǎn)成本的主要因素。本文針對(duì)一種高靈敏度、寬頻率范圍、低的插入損耗和反射損耗、高線性度并可以轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)的在線式微波功率傳感器進(jìn)行了封裝方面的研究。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分： 第一章對(duì)RF MEMS封裝進(jìn)行了綜述。介紹了RF MEMS封裝的定義、分類，著重介紹了適合RF MEMS封裝的類型。以RF MEMS封裝區(qū)別于IC封裝的特殊性和它的基本要求說明為什

4、么現(xiàn)在RF MEMS產(chǎn)品的封裝和組裝已成為RF MEMS和微系統(tǒng)生產(chǎn)中的主要成本。提出了目前關(guān)于封裝問題大家研究比較多的方向，包括討論了MEMS封裝分類、功能和基本的工藝方法，以及MEMS封裝和微電子封裝的異同，列出了這幾個(gè)方面目前的發(fā)展?fàn)顩r以及面臨的問題。 第二章研究了作為封裝對(duì)象的在線式微波功率傳感器。介紹了在線式微波功率傳感器的主要性能參數(shù)、工作原理和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 第三章是討論封裝工藝對(duì)于封裝后器件性能影響的熱學(xué)、電

5、磁學(xué)分析。本文采用多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)建立的熱學(xué)模型分析了封裝后引入的熱效應(yīng)對(duì)在線式微波功率傳感器靈敏度、熱時(shí)間常數(shù)、耦合度的影響。本文還模擬驗(yàn)證了封裝對(duì)在線式微波功率傳感器微波特性的影響，分別針對(duì)不同的粘結(jié)層高度、寬度和厚度，以及不同的頂蓋設(shè)計(jì)，利用高頻結(jié)構(gòu)模擬軟件HFSS分別進(jìn)行了研究?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，本文還總結(jié)了一些適用于射頻封裝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。 第四章是對(duì)基于GaAs MMIC工藝研制出的在線式微波功率傳感器進(jìn)行了測(cè)試和封裝。本文