頻率綜合器一直是通訊、雷達(dá)系統(tǒng)中的重要組成部分。頻率綜合器的小型化和高性能是目前的研究趨勢(shì)。相較于傳統(tǒng)封裝技術(shù),系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)(SiP,System in Package)能夠更好地滿足現(xiàn)代產(chǎn)品對(duì)電子封裝小型化的要求。多物理場(chǎng)耦合分析可以對(duì)體積減小帶來(lái)的多物理場(chǎng)間的耦合效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè),從而指導(dǎo)設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)可靠性。本文首先對(duì)頻率綜合器、SiP技術(shù)和多物理場(chǎng)分析在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研和整理。介紹了常用的頻率綜合理論,分析了各種頻率合成方式的優(yōu)劣以及幾種典型的混合頻率合成方法,對(duì)鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹。介紹了全波電磁分析原理、傳熱學(xué)的基礎(chǔ)原理、應(yīng)力作用原理等,以及頻率綜合器SiP所處的電磁—熱—應(yīng)力場(chǎng)間的耦合關(guān)系。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,基于對(duì)頻率綜合器的指標(biāo)分析,最終確定了大步進(jìn)環(huán)加混頻環(huán)的雙環(huán)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案。針對(duì)頻率綜合器SiP集成密度大、物理工作環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn),通過(guò)對(duì)多物理場(chǎng)間耦合關(guān)系的深入分析,基于有限元理論所構(gòu)建的多物理場(chǎng)耦合分析方法和ANSYS軟件建立的仿真模型,對(duì)頻率綜合器SiP的電磁兼容、散熱及應(yīng)力等一系列多物理場(chǎng)的可靠性問(wèn)題進(jìn)行了電磁-熱-應(yīng)力的耦合仿真分析。對(duì)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究,并針對(duì)頻率綜合器采用埋銅結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)優(yōu)化。最后進(jìn)行實(shí)測(cè),試驗(yàn)結(jié)果表明,頻率綜合器的輸出頻率4～6GHz;相位噪聲優(yōu)于-110dBc/Hz@10kHz;雜散在Span為1GHz內(nèi)優(yōu)于-90dBc。滿足寬頻帶低相噪的指標(biāo)要求。且頻率綜合器SiP在穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度與仿真結(jié)果之間的誤差小于9%,電磁特性及應(yīng)力也均滿足限制條件,驗(yàn)證了所采用的多物理場(chǎng)耦合分析方法和建模仿真過(guò)程用于分析多物理場(chǎng)可靠性問(wèn)題的準(zhǔn)確性和可行性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN74
【部分圖文】：

提出了將所有元器件埋置集成在基板內(nèi)的概念，可以有效提高封裝。?＿??卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫＩＴ）與研發(fā)了一款用于短距離與速度探測(cè)的８ｘ８ｍｍ２的雷達(dá)ＳｉＰ。芯片到基ＰＷ饋線的連接的實(shí)現(xiàn)利用引線鍵合的方式。全球最大的半導(dǎo)體務(wù)供貨商安靠科技與思科系統(tǒng)公司對(duì)９０ｘ９０?＿２超大型ＳｉＰ進(jìn)行分析研宄了該ＳｉＰ的熱穩(wěn)定性［５］。??年，電子科技大學(xué)的袁野在碩士論文中介紹了電路系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)念，提出了基于ＳｉＰ技術(shù)的Ｔ／Ｒ組件系統(tǒng)級(jí)協(xié)同設(shè)計(jì)方案，提出層復(fù)合媒質(zhì)基板技術(shù)。對(duì)Ｔ／Ｒ組件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、加工和調(diào)試，于ＳｉＰ技術(shù)的Ｘ波段Ｔ／Ｒ組件的設(shè)計(jì)［６］。??年，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第２９所與江蘇芯禾電子科技有限公司頻單元ＳｉＰ。利用硅基集成無(wú)源器件，并使用倒裝焊技術(shù)，在較小現(xiàn)有源芯片與ＩＰＤ器件的三維集成，實(shí)現(xiàn)了變頻模塊的微型化設(shè)計(jì)。技術(shù)分析研宄了各種因素對(duì)變頻ＳｉＰ電性能與可靠性的影響［７］。??簾核多功能芯??

中國(guó)科學(xué)院的汪鑫、劉豐滿等人提出了－種基于有的新型三維系統(tǒng)封裝（ＳｉＰ）設(shè)計(jì)，如圖１．４所（發(fā)射）和Ｋ波段（接收）的ＳｉＰ［９］。有機(jī)基板通過(guò)球塊與兩個(gè)不同頻段的天線集成在一起。該系統(tǒng)把里，系統(tǒng)具有多頻段、小型化、低輪廓、高增益Ｔ??’（１?▲?‘７Ｄ－?４?ｄ圖１．３收發(fā)器模塊３Ｄ示意圖??國(guó)電子科技集團(tuán)第五十八所的張榮臻、高娜燕等性陶瓷封裝結(jié)構(gòu)，基于產(chǎn)品的信號(hào)／電源完整性對(duì)型號(hào)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的小型化［１（）］。如圖１．５所并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)封裝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使封裝

?．??■■■■■■■■??圖１．２模塊實(shí)物圖??２０１７年，中國(guó)科學(xué)院的汪鑫、劉豐滿等人提出了－種基于有機(jī)基板堆疊的高??密度多芯片模塊的新型三維系統(tǒng)封裝（ＳｉＰ）設(shè)計(jì)，如圖１．４所示。該模塊是工??作在Ｋａ波段（發(fā)射）和Ｋ波段（接收）的ＳｉＰ［９］。有機(jī)基板通過(guò)球柵陣列（ＢＧＡ）??堆疊，將收發(fā)模塊與兩個(gè)不同頻段的天線集成在一起。該系統(tǒng)把收發(fā)天線也集成??在了毫米波前端里，系統(tǒng)具有多頻段、小型化、低輪廓、高增益的優(yōu)勢(shì)。??ＳＴ??’（“Ｖｓ＇、??１?▲?‘７Ｄ－?４?ｄ—??圖１．３收發(fā)器模塊３Ｄ示意圖??２０１７年，中國(guó)電子科技集團(tuán)第五十八所的張榮臻、高娜燕等人采用上下腔、??３Ｄ疊層的氣密性陶瓷封裝結(jié)構(gòu)，基于產(chǎn)品的信號(hào)／電源完整性對(duì)陶瓷封裝進(jìn)行了??設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了某型號(hào)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的小型化［１（）］。如圖１．５所示。對(duì)電性能進(jìn)??行了仿真分析
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本文編號(hào)：2846904