《微波毫米波芯片组件组装技术研究》

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成果简要说明及主要技术指标:成果简要说明针对“十一五”及后续卫星有效载荷中关键部件研制的迫切需求,开展星用微波组件的研制工作,突破多芯片贴装、互连,组件密封等几个关键问题,达到GJB2438A-2002(混合微电路通用规范)中关于微波组件的技术指标,实现其典型部件(24GHz低噪声放大器)的研制,达到微波及毫米波部件能够自主研制,为卫星有效载荷提供技术支持,打破卫星有效载荷所用微波毫米波部件依赖进口的局面,节约外汇。技术针对微波毫米波产品国产化、小型化、轻量化的需要,开展了微波毫米波多芯片组件组装技术研究,其主要技术进步点及创新点如下:首次在中国卫星上采用自研的Ka频段微波毫米波多芯片组件,解决了高组装精度要求、小体积组件微组装技术中的芯片精密贴装、金带包裹连接、金丝压焊、绝缘子烧结、封装等工艺,成功制造出首件星用Ka频段低噪声放大器等典型产品。采用芯片精密贴装技术,选用了金锡焊料共晶焊接等工艺方法、操作技巧,贴装最小芯片尺寸为0.3mm×0.3mm×0.1mm,贴装精度优于50μm。首次研究并解决了多芯片组件在15年空间环境下的高可靠、长寿命、抗辐照等技术问题,组装工艺能够满足空间15年寿命要求。首次提出并采用了一种微波射频绝缘子与微带线的连接方法,通过金带软连接传输高频段微波信号,适用于Ka及以下所有频段产品,环境承受力强,解决了硬连接可靠性不高的问题,提高了产品的质量,可以应用在空间环境要求中。采用微波毫米波多芯片组件组装工艺方法制造的典型产品指标国内领先,国际一流,和日本NTS相当,并实现了玻利维亚、新技术验证、东方红三号B、神舟七号~神舟十号、天宫一号、货运飞船等星船产品中成功应用。微波毫米波多芯片组件组装技术研究主要技术指标:组装精度:±0.05mm;最小芯片尺寸:0.3mm×0.3mm×0.1mm;金丝压焊跨度和弧度,跨度精度优于50μm,拱高精度优于20μm。组件封装气密性:1×10-3 Pacm<'3>/s;Ka频段典型产品驻波性能:≤1.3;噪声系数:≤3.0dB;增益:≥40dB。形成的各项成果该项目形成工艺规范和技术指南9项,获得专利1项,发表文章1篇,项目研究的各项技术指标满足合同要求,研究成果已应用到多个型号的产品生产中。推广转化前景及效益预测微波组件组装工艺,是涉及芯片电路组装的工艺技术,该技术的突破,使微波组件组装工艺技术能够达到星用需求,研制的星用高频段关键部件模块电路已经应用到玻利维亚、新技术验证、东方红三号B、神舟七号~神舟十号、天宫一号、货运飞船等星船产品中。该技术的应用,将会缓解中国在这些产品上大量采用引进件的压力,以及国外禁运产生的技术缺口,并填补中国星用高频段电路研制的空白。Ka频段低噪声放大器航天产品的研制成功将会积累大量的宝贵经验,对后续自主设计和研发各频段星用发射机、接收机及其它类型分机带来极大的帮助。以每颗通信卫星平均15台接收机和低噪声放大器,每台接收机30万欧元计算,每颗通信卫星需要450万欧元的引进费用。每年发射5颗通信卫星,需要2250万欧元。通过微波毫米波多芯片组件组装技术的大量应用,已为国家节约数亿元人民币。

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