[科普中国]-微波组件

微波组件是利用各种微波元器件（至少有一个是有源的）和其他零件组装而成的产品。

微波组件的关键组装工艺技术组装技术是微波组件研制、生产的重要环节，如何实现各种微波、控制元器件的高密度、高一致性、高可靠性组装是未来微波组件组装技术的研究方向。目前，以SMT为基础的微组装技术（MPT: Microelectronic Packaging Technology）已经成为微波组件组装技术的主流，并且微波组件组装技术正向高密度、立体组装方向发展。而传统的组装方式与新材料、新工艺相结合是目前微波组件组装工艺技术的现状。

由MPT的工艺流程可归纳出微波组件组装的关键工艺技术有如下4个方面：（1）基板/载体大面积接地互连；（2）芯片贴装；（3）引线键合互连；（4）密封。每种工艺在实际研制生产中有着多种实现方法，应用时需根据产品的不同特点和具体要求做适当选择，下面将逐一介绍这四种工艺的具体实现方法，并对微波组件组装技术的新工艺进行展望。1

基板/载体大面积接地互连综合考虑材料特性、结构需求、成本等方面因素，大多数微波组件的基板与盒体都分开制造，而两者的大面积接地互连质量，将直接影响微波组件的接地效果。目前，实现基板大面积接地互连有三种工艺方法：（1）螺钉压紧接地法；（2）钎焊接地法；（3）导电胶接地法。1

芯片贴装技术微波组件使用的微波及控制元器件较多，为了提高组装密度和降低封装损耗，绝大多数微波及控制元器件皆以裸芯片形式安装。实现芯片安装的方法有两种：合金贴装法和粘结剂贴装法。1

引线键合互连引线键合是最通用的芯片键合技术，能满足从消费类电子产品到大型电子产品、民用产品到军用产品的广泛需求，如今全球超过96%的IC芯片都使用引线键合。同时，引线键合也是实现微波组件电气互连的关键工序。引线键合根据键合机原理不同，分为球键合和楔键合；根据键合条件的不同，可分为热压焊、冷超声、热超声键合。1

密封良好的密封可以保护器件和封装金属内层不受环境腐蚀和机械损伤。目前微波组件的主要密封方式有钎焊密封、平行缝焊密封、激光焊接密封、环氧胶密封。1

微波组件设计中的腔体效应微波组件是有源相控阵雷达中的关键部件之一，是通过装在盒体内的微波器件来实现雷达微波信号的功率放大、低噪声放大和变频等功能。随着雷达技术和微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)技术的发展，对其尺寸的要求进一步提高。腔体效应是指微波组件的形状、尺寸和电路布局等结构参数对 S 参数的影响，这些结构参数对组件的性能指标和增益稳定性起着决定性作用。由于微波组件内部结构复杂，再加上器件对腔体的微扰，目前尚无非常完整的理论支持微波腔体的设计。工程上比较常见的方法是加吸波材料，通过合理的腔体尺寸避开工作频带等。

在微波电路设计中，腔体效应是需要重点考虑的因素，由于微波电路的组成较为复杂，需要引入数值仿真工具进行分析。首先选择合理的腔体尺寸。在腔体尺寸选定的情况下，可以通过改变微带线的布局来改变腔体的谐振特性。当谐振频率较低时，可以忽略该谐振频率点对微波电路的影响。

目前微波组件生产的特点原有设计存在缺陷早期研发的产品在可制造性设计和可靠性设计等方面考虑较少，在量产阶段不可避免地暴露出某些设计缺陷，出现重大质量问题。2

量产阶段工艺控制和可靠性要求更严格为了满足长期使用要求，量产阶段在产品的工艺过程控制和可靠性方面要求非常全面和严格，对原材料等级、工艺过程控制、筛选考核条件等环节，都结合产品的应用背景，提出了具体、实际的要求。2

对各批次产品的一致性稳定性有严格要求量产是一个持续性生产的过程，数量大，批次多。而整机系统出于可维护性的需要，要求组件的各批次产品要具备一致性、可替换性。2

微波组件生产中质量问题的特点微波组件通常作为整机系统的元器件配套使用，在整个产业链中居于上游，这种特殊地位使得微波组件的质量问题模式具有鲜明的特点，即滞后性和隐蔽性。3

滞后性具体表征：组件一般在交付整机用户后1年～ 2年内才暴露质量问题，此时已到了整机联试或试验阶段，排故障难度大、时间长，牵扯方面多，影响大。3

隐蔽性具体表征：表象看似简单，但形成机理具有复杂性和多样性。故障通常是在经过多次的环境和机械应力等试验后，由于累积效应和疲劳作用后才出现。3

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学