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采用PCTF技术降低微波射频器件成本

2010-06-232140

  全气密以及不气密SMT器件在客户提出的各项认证测试中,表现出高度的可靠性,并通过各项测试。在这些测试中,PCTF器件经受了机械冲击、极度高低温环境、以解其他各项严格的考验。测试结果表明该封装技术可以保证客户产品在各种热学、机械冲击下,都能正常工作。上述测试都是在高频PCB板上直接安装SMT器件的条件下完成的。测试的结果在表1中。

  由于有效的热学设计,该陶瓷封装技术可以支持多种有源或无源器件。例如采用单芯片的功放模块以及四边扁平无引脚(QFN,Quad Flat No Lead)封装。另外,PCTF技术还可以用于SMT磁头,或者嵌入式无源器件(如衰减器、滤波器)的封装。该技术也可以用于大型无引脚SMT模块,如多芯片模块MCM(multi-chip modules),这些模块含有多块集成电路以及一些电阻、电容和微带线,用于射频功放、低噪声放大器、发射机以及其他多功能模块。

  韩国著名射频微波模块厂商RFHIC公司,已经开始使用PCTF技术生产其低噪声放大器、增益模块、宽带低噪声放大器(包括其CL、GB、WL、LCL系列产品)(图2)。这些产品体积小(10.16×10.16X 4 mm)、价格低适于大批量生产。得益于PCTF技术的散热特性和可靠性,该公司的宽带低噪声放大器产品能提供有益的高增益、低噪声性能。对于这些应用,PCTF技术具有承受高温、散热性好、易于制造以及可靠性高等优点。
 


   iTerra是另一家广泛采用PCTF封装技术的公司,该公司主要生产高端微波器件以及高速数字、光纤通讯网络产品。iTerra生产的10.709 Gb/s NRZ(不归零)到RZ(归零)编码器,采用了高气密型(1×10-8 cm2/s)无引脚陶瓷PCTF封装,能有效地散发出其5瓦的功耗,该模块集成度高,电路密度大(图3)。采用PCTF封装,配上阻抗匹配电路,该模块可以保证较宽温度范围内的信号完整性(小于8ps的抖动)。
 


   由于保密原因,这里不能提及军事和航天用户使用PCTF技术的具体方法。但是值得一提的是:高功率(10瓦)气密无引脚SMT封装器件,一般都是基于氧化铝和铍陶瓷衬底的。这些器件都经过严格的加速老化和功能测试,能工作在14GHz的频段。

  在商用领域,射频识别RFID(RF identification)正逐步普及,零售业和工业用户正在不断开发这种短距离无线技术的新应用。Multispectral公司提出了一种结合RFID和UWB的新技术,该公司为其一款RFID读卡器产品设计了一个宽带滤波器,该滤波器采用PCTF技术,该滤波器在400MHz的带宽内具有极低的插损(图4)。采用基于厚膜技术的PCTF封装,该产品达到了比传统微波PCB技术更低的插损,已经更高的可重复性。而且滤波器的体积也比传统方法减小了很多,同时还提高了可靠性。另外,PCTF封装有效的减小了互耦干扰。
 


   该公司还生产了一款采用PCTF封装技术的6GHz发射机模块,其成本和普通PCB板的生产方式相同。但是该RFID/RTLC发射机的体积比传统方式缩小了很多,而且电学性能和可靠性有了极大提高。

  上述的封装可以试半标准化的,也可谓根据用户的需求单独制定。但是PCTF技术可以提供经济的、便于快速生产封装方法,以替代工业标准的引脚定义,包括空气腔配置。
 


   上述的全气密以及非气密SMT陶瓷封装器件以及衬底,都已经在(高端)商用以及军用领域广泛使用,包括航空航天、电信、无线通讯以及卫星通信领域。典型的应用有:基站、有线电视设备,雷达天线阵和相控阵,RFID标签和读卡器,光通信网络设备等等。PCTF封装具有体积小、热阻低、电路密度大、气密通孔、设计灵活、快速转产、成本低等等优点。

  简而言之,PCTF技术为无引脚SMT元件、模块设计者提供了一个经济的封装方案,对于中小批量生产尤其适用。该技术电学性能稳定、散热效率高、耐高温、可靠性高等优点。

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