【技术大神】多层微波复合基板引领低成本T/R组件变革

时间： 2017-04-14 来源：技术大神活动文章

技术问答

雷达收发组件（T/R Module，简称T/R组件）主要完成发射激励信号的功率放大和回波信号的高灵敏度接收功能，是有源相控阵雷达中装机数量最多和成本占比最高的核心部件。随着有源相控阵向微系统、大阵列方向的快速发展，对T/R组件的要求也越来越趋向小型化、轻量化、高集成度、高可靠性、低成本等方向。T/R组件通常采用多芯片组件（MCM）技术来缩小体积、减少重量、提高组件集成度。其内部集成了大量的微波芯片、逻辑控制芯片及电源脉冲调制芯片等，甚至为提高可靠性还集成各种保护电路芯片，因此作为多芯片以及芯片间互连走线载体的微波基板选择就显得尤为重要。

低温共烧陶瓷（LTCC）基板以多层布线的三维立体结构为特点，具有优良的高频、高Q特性，布线密度大，集成度高，设计灵活，是T/R组件中微波基板的首选。但是，LTCC成本居高不下，动辄成千上万的制造成本远不能满足T/R组件低成本的发展需要。

多层微波复合基板被认为一种是成本低廉，且可以在特定场合代替LTCC的微波基板；其是采用特定的微波覆铜介质板通过半固化片多次层压制作而成。传统上多层微波复合基板多应用于功分器等布线密度低的电路中，近年来逐渐尝试应用到T/R组件等对微波性能、布线密度要求较高的场合。适用于多层微波复合基板的高频板材有多种选择，但常用的是ROGERS公司的RT/duroid 6002PTFE 陶瓷材料。

表1对LTCC和RT/duroid 6002PTFE 陶瓷的性能参数进行了对比，可见LTCC在导体损耗、介质损耗以及热导率等方面具有一定优势，其热膨胀系数与可伐、铜、铝硅等金属封装材料较为匹配；而RT/duroid 6002PTFE 陶瓷在成本方面具有非常大的优势，且与价格较为便宜的铝合金材料的的热膨胀系数更为匹配。因此，在有低成本需求的场合，RT/duroid 6002PTFE 陶瓷不失为一种良好的基板材料。

表1：LTCC和RT/duroid 6002PTFE 陶瓷的性能参数对比

下面通过研制出的分别基于LTCC和RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板的两种T/R组件的成本进行详细的对比。原来采用LTCC基板的T/R组件中，由于LTCC单板不能做太大，因此一个T/R组件中包含三种共9块LTCC基板。其中两种LTCC基板采用10层电路，另外一种包含12层电路，整套LTCC基板在试制阶段的成本为21600元，当批量生产时下降了约43%。即便如此，一套T/R组件的LTCC基板成本仍然高达12300元，参见图1。

与此相对应，该T/R组件采用RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板之后，只需要一块整板即可实现原来9块LTCC的功能，该多层微波复合基板采用6张RT/duroid 6002PTFE 陶瓷经过3次层压形成12层电路，其成本在试制阶段也仅2650元，而到了批量生产阶段成本仅为1550元，只有LTCC的八分之一左右。

图1：LTCC和RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板成本对比

综上，本文在T/R组件设计中在保证良好微波性能的前提下，通过采用RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板替代LTCC基板，使得T/R的基板成本大幅下降，因而RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板特别适合于低成本需求的应用场合。在当前T/R组件越来越追求低成本的背景下，RT/duroid 6002PTFE 陶瓷多层微波复合基板为低成本T/R组件的变革指明了方向。

我们通过采用上述方案研制出了低成本的T/R组件，其典型的测试曲线如图2所示，在工作频段内接收增益大于21.5dB，噪声系数小于3.5dB，完全可以满足系统的要求。目前已在笔者的项目中得到了应用。

(a) 接收增益

(b) 噪声系数

图2：低成本T/R组件性能测试曲线

作者：若水

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北冥之鲲 Lv8 2018-12-17

RT/duroid 6002层压板配合2929半固化片设计多层压合结构，适用于高频Ku波段以上雷达收发模块。
xuxing925 Lv4. 资深工程师 2019-02-14

不错，学习了
情始皇 Lv5. 技术专家 2019-01-22

好资料
飘零雨 Lv6. 高级专家 2019-01-22

谢谢分享学习了
a736015 Lv7. 资深专家 2019-01-21

学习了

MangoHoHo Lv7. 资深专家 2019-01-20

学习了
小马过河 Lv3. 高级工程师 2019-01-18

多层，芯片这些，怎么放，调试也是问题
用户37866299 Lv6. 高级专家 2019-01-18

不错
用户97443308 Lv8. 研究员 2019-01-17

学习
Chan Lv8. 研究员 2019-01-14

学习

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0066+-0007/DI,4350B 48X21 5E/5E 0200+-0015/DI,4350B 12X18 5E/5E 0166+-0015/DI,4350B 12X18 2E/2E 0100+-001/DI,6002 18X24 5E/50OHM-5E 0200+-0015/DI,4350B 24X18 1E/1E AR1 0100+-001/DI,RO3000,RT/DUROID 6035HTC PTFE 陶瓷,4350B 12X18 5E/5E 0133+-0015/DI,4350B 24X18 2E/2E 0066+-0007/DI,3003 12X18 HH/HH 0100+-0007/DI,3003 24X18 5ED/5ED 0600+-003/DI,4350B 24X18 1E/1E 0133+-0015/DI,4350B 48X36 1E/1E 0100+-001/DI,5880 18X12 HH/HH 0200+-001/DI,4350B 12X18 1E/1E 0040+-0007/DI-RSZ,4350B 48X42 1E/1E 0300+-002/DI,4350B 48X36 1E/1E 0200+-0015/DI,4350B 12X18 5E/5E 0040+-0007/DI,4350B 48X36 5E/5E 0166+-0015/DI,3003 12X18 5R/5R R3 0100+-0007/DI,TMM 6碳氢化合物陶瓷,4350B 48X40 5E/1E 0200+-0015/DI,4350B 12X18 1E/1E 0400+-003/DI,4350B 48X42 5E/5E 0200+-0015/DI,4350B 48X40 1E/1E 0600+-004/DI,3003 12X18 5R/5R 0100+-0007/DI,4350B 24X18 1E/1E 0400+-003/DI,3010 18X12 H1/H1 0250+-001/DI,4350B 24X36 1E/1E 0300+-002/DI,4350B 24X18 1E/1E 0600+-004/DI,4003C 48X36 5E/5E 0200+-0015/DI,6002 18X24 H1/H1 0300+-001/DI,5880 18X24 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应用笔记或设计指南 - ROGERS - 2016年07月18日 PDF 英文下载