CN109067414A - 一种基于sip技术的超外差变频芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SIP技术的超外差变频芯片，属于通信技术领域。它是一种工作在超短波频段的小型化超外差变频芯片，包括变频器、滤波器、放大器等部件。本发明利用MMIC、IPD、FBAR及SIP等技术，将超短波超外差变频电路集成于一块高密度多层带腔陶瓷电路底板之上，并通过导电胶粘接实现陶瓷外壳封装，形成功能独立的LGA封装芯片。相较于传统技术，本发明大大缩减了电路的结构尺寸，并改善了互联结构引入的射频性能恶化和通道一致性问题，特别适合于小型化超短波接收机使用。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是指一种基于SIP技术的超外差变频芯片。
背景技术
面对无线通信系统小型化、多功能化的要求，基于系统级封装技术 (System InPackage，SIP)设计小型化射频电路，已经成为国内外电子领域的研究热点，并被认为是未来射频电子技术发展的主流趋势。
目前，现有超短波超外差变频模块一般采用传统印制板工艺，使用带封装的元件搭建电路，模块射频互联结构采用传统同轴插座，模块尺寸较大。传统超短波射频前端并不能很好的满足机载设备对模块尺寸、重量的要求。
此外，传统模块封装、互联结构带来的射频性能恶化，以及生产、制造过程带来的一致性问题，严重制约了多通道系统的应用，同时也推高了超短波接收机的研制、生产成本。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种基于SIP技术的超外差变频芯片，能够大幅缩减结构尺寸，并改善互联结构带来的射频性能恶化和多通道间的一致性问题，可以满足超短波小型化接收机，尤其是多通道小型化接收机的需求。
本发明采用的技术方案是：
一种基于SIP技术的超外差变频芯片，其采用系统级封装，对外封装形式为栅格阵列；包括陶瓷外壳和多层高密度带腔陶瓷电路底板，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板上设有用于接收射频输入的低通滤波器、用于接收本振输入的第一衰减器、与第一衰减器相连的第一低噪声放大器、分别接收低通滤波器和第一低噪声放大器输出的混频器，以及顺次连接于混频器之后的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器，所述第三低噪声放大器用于输出中频输出。
可选的，所述低通滤波器、混频器、第一衰减器、第一低噪声放大器、第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器均通过共晶焊接技术固连于多层高密度带腔陶瓷电路底板上，并通过金丝键合技术与电路底板上的相应焊盘连接，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板具有用于实现各器件之间连接关系的内埋线路。
可选的，所述低通滤波器和第一带通滤波器为IPD滤波器，所述第二带通滤波器和第三带通滤波器为FBAR滤波器，所述各低噪声放大器均为MMIC低噪声放大器，所述各衰减器均为MMIC可变衰减器，所述混频器为MMIC混频器。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1、本发明采用SIP技术、IPD（Integrated Product Development，集成产品开发）技术和FBAR（Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜腔声谐振滤波器）技术大幅缩减了超外差变频模块的尺寸。
2、本发明采用SIP技术可改善互联结构带来的射频性能恶化和多通道间的一致性问题。
3、本发明采用LGA（Land Grid Array,栅格阵列）封装，安装时可采用SMT（SurfaceMount Technology，表面贴装技术）工艺，减少手工焊接带来的性能不一致性和可靠性隐患。
总之，该芯片可以实现对超短波信号的前级滤波、本振信号的增益控制、输入信号的一次变频和增益控制，能够大幅缩减结构尺寸，并改善互联结构带来的射频性能恶化和多通道间的一致性问题，是对现有技术的一种重要改进。
附图说明
图1是本发明芯片的原理框图。
图2是本发明芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，一种基于SIP技术的超外差变频芯片，其采用系统级封装，对外封装形式为栅格阵列；包括陶瓷外壳和多层高密度带腔陶瓷电路底板，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板上设有用于接收射频输入的低通滤波器、用于接收本振输入的第一衰减器、与第一衰减器相连的第一低噪声放大器、分别接收低通滤波器和第一低噪声放大器输出的混频器，以及顺次连接于混频器之后的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器，所述第三低噪声放大器用于输出中频输出。
可选的，所述低通滤波器、混频器、第一衰减器、第一低噪声放大器、第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器均通过共晶焊接技术固连于多层高密度带腔陶瓷电路底板上，并通过金丝键合技术与电路底板上的相应焊盘连接，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板具有用于实现各器件之间连接关系的内埋线路。
可选的，所述低通滤波器和第一带通滤波器为IPD滤波器，所述第二带通滤波器和第三带通滤波器为FBAR滤波器，所述各低噪声放大器均为MMIC低噪声放大器，所述各衰减器均为MMIC可变衰减器，所述混频器为MMIC混频器。
仍见图1，一种基于SIP技术的超外差变频芯片，包括底部带有LGA焊盘的高密度微多层带腔陶瓷底板、MMIC芯片、IPD滤波器、FBAR滤波器以及陶瓷封装外壳；所述的MMIC芯片、IPD滤波器和FBAR滤波器使用共晶焊接技术固连于带腔陶瓷底板，其射频、控制、电源的输入、输出端口通过金丝互联结构连结至带腔陶瓷底板上的相应焊盘；所述的超外差变频芯片在完成所有MMIC芯片、IPD芯片、FBAR芯片的安装和互联后，使用陶瓷外壳进行封装。
其中，所述的MMIC芯片通过共晶焊接的方式安装于带腔陶瓷底板之上，并通过超声键合方式与底板上的相应焊盘相连。
其中，所述的IPD芯片通过共晶焊接的方式安装于带腔陶瓷底板之上，并通过超声键合方式与底板上的相应焊盘相连。
其中，所述的FBAR芯片通过共晶焊接的方式安装于带腔陶瓷底板之上，并通过超声键合方式与底板上的相应焊盘相连。
其中，陶瓷封装外壳以共晶焊接的方式安装于整个芯片基板之上。
上述芯片包括IPD滤波器、FBAR滤波器、MMIC可变衰减器、MMIC低噪声放大器和MMIC混频器等元件。
其中，超外差变频芯片将输入的30MHz-3000MHz超短波信号引入第1级IPD滤波器进行初级滤波，并将其输出信号引入MMIC混频器的输入端；本振信号经过一个3dB MMIC可变衰减器和第1级MMIC低噪声放大器输入至MMIC混频器；混频器输出接入第1级FBAR带通滤波器，并依次经过第2级MMIC低噪声放大器、第2级FBAR带通滤波器、第2级MMIC可变衰减器、第2级IPD滤波器和第3级低噪声放大器至整个芯片的中频输出端口。
该芯片可以通过可变衰减器适应不同的动态指标。
该芯片的结构如图2所示，其包括陶瓷封装外壳、多层高密度带腔陶瓷电路底板、IPD芯片、FBAR芯片和MMIC芯片；所述的各分立芯片通过共晶焊接方式固连于多层高密度带腔陶瓷电路底板，并通过金丝键合实现与电路底板上的相应焊盘相连，各分立芯片之间则通过带腔陶瓷电路底板上的内埋线路相连。
该芯片的制造方式如下：
首先，基于共晶焊接工艺，使用AuSn焊料，将IPD芯片、FBAR芯片和MMIC芯片分别安装到多层高密度印制底板之上；
然后，使用超声波键合方法将IPD芯片、FBAR芯片和MMIC芯片与印制底板的相应焊盘进行连接；
最后，使用导电胶粘接工艺将陶瓷外壳安装于整个芯片基板之上，形成一个25mm×25mm×3mm的基于SIP技术的超外差变频芯片。
总之，本发明利用MMIC、IPD、FBAR及SIP等技术，将超短波超外差变频电路集成于一块高密度多层带腔陶瓷电路底板之上，并通过导电胶粘接实现陶瓷外壳封装，形成功能独立的LGA封装芯片。相较于传统技术，本发明大大缩减了电路的结构尺寸，并改善了互联结构引入的射频性能恶化和通道一致性问题，特别适合于小型化超短波接收机使用。
Claims (3)
1.一种基于SIP技术的超外差变频芯片，其特征在于：采用系统级封装，对外封装形式为栅格阵列；包括陶瓷外壳和多层高密度带腔陶瓷电路底板，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板上设有用于接收射频输入的低通滤波器、用于接收本振输入的第一衰减器、与第一衰减器相连的第一低噪声放大器、分别接收低通滤波器和第一低噪声放大器输出的混频器，以及顺次连接于混频器之后的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器，所述第三低噪声放大器用于输出中频输出。
2.根据权利要求1所述的基于SIP技术的超外差变频芯片，其特征在于：所述低通滤波器、混频器、第一衰减器、第一低噪声放大器、第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第二带通滤波器、第二衰减器、第三带通滤波器和第三低噪声放大器均通过共晶焊接技术固连于多层高密度带腔陶瓷电路底板上，并通过金丝键合技术与电路底板上的相应焊盘连接，所述多层高密度带腔陶瓷电路底板具有用于实现各器件之间连接关系的内埋线路。
3.根据权利要求1所述的基于SIP技术的超外差变频芯片，其特征在于：所述低通滤波器和第一带通滤波器为IPD滤波器，所述第二带通滤波器和第三带通滤波器为FBAR滤波器，所述各低噪声放大器均为MMIC低噪声放大器，所述各衰减器均为MMIC可变衰减器，所述混频器为MMIC混频器。
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