中文引用格式： 罗里. 一种Ku频段高密度集成的陶瓷SiP封装R组件的设计[J]. 电子技术应用，2024，50(8)：108-113.
英文引用格式： Luo Li. Design of a high density and high integration Ku-band R module based-on ceramic systems-in-package[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(8)：108-113.
引言
陶瓷SiP（System in Package）是一种集成电路封装技术，它将一个或多个裸芯片及可能的无源元件构成的高性能模块集成在一个陶瓷基板上，并装载在一个封装外壳内，实现整个系统功能，是一种可实现系统级芯片集成的半导体技术[1]。二维有源相控阵天线阵常见的集成结构形式主要包括砖式和瓦式[2-4]，但随着系统应用要求的不断提高以及封装技术的不断发展，陶瓷SiP封装技术及平板式集合安装形式以其特殊的优势成为有源相控阵天线阵面选用构架之一。近年来，陶瓷SiP T/R组件在低剖面卫通天线中的应用逐渐成为一个热门研究方向。陶瓷SiP组件在低剖面卫通天线中应用的主要优势包括：
（1）尺寸、重量以及集成度的优化：陶瓷SIP组件具有尺寸小、重量轻的优点。将射频多功能芯片、滤波器、放大器等元件集成在多层陶瓷基板上，利用多层陶瓷基板走线灵活的特点，且高密度垂直过渡互联技术可有效减少组件布线面积，有利于实现SIP整体尺寸的缩小和重量的减轻。此外，SIP 减少了母板布线的层数和复杂性，同时提高了母板的空间利用率[5-7]，从而可进一步降低整机的尺寸和重量，提高天线的集成度和系统性能。
（2）陶瓷SIP组件具有优良的高频特性：通过优化陶瓷基板的材料选择和良好的电路匹配设计，可在高频下实现低损耗的射频信号传输，即SIP封装可提供低功耗和低噪声的系统级连接[1,4]，有利于提高天线的整体性能。
（3）陶瓷SIP组件具有优异的可靠性，可以应对恶劣的环境条件。陶瓷材料具有良好的耐高温、耐热冲击和耐腐蚀性能，可以满足卫通天线在极端工作环境下的要求，提高系统的可靠性和稳定性。
在卫星通信天线领域，Ku频段相控阵天线的接收链路和发射链路通常为全双工连续波工作模式，收、发信号工作频率相近，为保障收发链路通信质量，在天线安装位置面积足够的情况下，相控阵收发天线通常采用分阵设计，以保证收发通道的隔离度要求。相应地，相控阵天线的T组件和R组件也采用独立设计。针对机载卫星通信天线尺寸小、重量轻、性能高、可靠性强的需求，本文利用陶瓷SIP组件的优势，设计了一种基于HTCC(High Temperature Cofired Ceramic)工艺的SIP-BGA(Ball Grid Array)封装架构的Ku频段双极化接收组件。组件以多层陶瓷基板为载体，将接收链路功能芯片装载在SIP封装外壳内。同时，组件利用底部焊接的BGA球作为电路的I/O端与天线母板互联。BGA焊料球以阵列形式排布在组件陶瓷基板下方，不占用额外的组装空间，因而在有效缩小封装体尺寸的同时可有效提高器件的I/O口数。通常，在引线数相同的情况下，封装体尺寸可减小30%以上[7]。此外，BGA阵列焊球能有效缩短信号的传输路径,减小引线电感、电阻，从而提升电路射频性能[7]。本文采用电磁仿真软件对组件中的高密度垂直过渡互联结构、射频信号功率合成网络结构的高频性能进行了仿真优化，并根据优化结果设计加工了实物。文中给出了实测结果与仿真结果，两者指标吻合较好。
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作者信息：
罗里
（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）
