本文在分析薄膜電路的特點的基礎上，介紹了幾種典型的薄膜電路在T/R組件中應用實例，分析指出薄膜技術在T/R組件中應用的兩個新的趨勢，并給出發展建議。

　　1.引言

　　采用薄膜技術來制造薄膜電路是薄膜領域中一個重要分支。薄膜電路主要特點：制造精度比較高（薄膜線寬和線間距較?。蓪崿F小孔金屬化，可集成電阻、電容、電感、空氣橋等無源元件，并且根據需要，薄膜電路可以方便地采用介質制造多層電路。薄膜多層電路是指采用真空蒸發、濺射、電鍍等薄膜工藝以及濕法刻蝕和干法刻蝕（反應離子刻蝕、等離子刻蝕、激光刻蝕）等圖形形成技術，在拋光的基板（陶瓷、硅、玻璃等材料）上制作導體（Cu或Au等）布線與絕緣介質膜（PI或BCB等）相互交疊的多層互連結構。

　　薄膜多層電路技術，由于具有互連密度高、集成度高、可以制造高功率電路、整個封裝結構具有系統級功能等突出特點，在微波領域的應用很有競爭力，特別是在機載、星載或航天領域中，其體積小、重量輕、可靠性高的特點更加突出，是一種非常有潛力的微波電路模塊（低噪聲放大器、濾波器、移相器等）、甚至需求量越來越大的T/R組件基板制造技術。

　　本文將在分析薄膜電路在T/R組件中應用的特點的基礎上，介紹幾種典型的應用實例，并給出發展建議。

　　2. 薄膜電路技術在T/R組件中應用的特點分析

　　隨著雷達技術的發展，有源相控陣雷達成為主流，而其核心則是T/R組件，通常每部雷達含有成千上萬只T/R組件。T/R組件不論其使用頻率是否相同，也不論其使用場合是否相同，其基本構成是相同的，主要是由功率放大器、驅動放大器、T/R開關、移相器、限幅器、低噪聲放大器、環流器、邏輯控制電路等組成，其結構框圖如圖1所示（1）。這些基本構成，在工藝實現時，部分可以直接做在電路板上，如微帶傳輸線、開關、耦合器、濾波器等，部分采用外貼芯片（如功放、驅放等）、電容、環流器等來實現。因此，從使用功能和結構上，T/R組件實際上可以看作是一種具有收發功能的微波多芯片模塊。

　　受雷達波束柵瓣效應（相鄰兩個輻射單元的中心距小于工作波長的一半）以及重量、成本等限制，T/R組件的小型化、集成化、輕量化將是其發展趨勢。為了滿足其性能要求，采用低溫共燒陶瓷LTCC、高溫共燒陶瓷HTCC、薄膜多層電路技術、多層微波印制電路技術等多層集成技術來研制和生產T/R組件成為必然選擇，幾種多層技術的比較見表1（2~3）。

　　從表中可以看出，薄膜多層互連基板，具有如下突出優點：

　　（1）布線密度高，體積可以很小、重量很輕；

　?。?）集成度高，可以埋置電阻、電感、電容等無源器件以及有源芯片；

　?。?）高頻特性好，可用于微波及毫米波領域；

　　（4）承受功率密度高，可選用高導熱的金屬、金剛石、陶瓷或鋁炭化硅復合材料等作基板，制造高密度高功率多層基板。

　　薄膜多層互連基板與其它類型的基板相比，具有如下明顯的缺點：

　?。?）工藝采用串形方式，成品率相對低，制造成本高；

　?。?）制造層數受限制。

　　薄膜多層電路技術由于具有明顯的優點和缺點，因此在制造T/R組件的選擇上，可以有兩種方案。第一，可以采用薄膜技術在陶瓷基板或金屬基板上直接制造T/R組件（4~5），發揮薄膜高精度、高集成度、高功率的性能，這種方法成本較高； 第二，將薄膜技術和其他多層電路技術（如厚膜技術、HTCC、LTCC等）結合起來（6-8），制造T/R組件，揚長避短，既發揮其他基板容易實現多層的特點，從而克服薄膜技術本身制造層數不足的缺點，又能發揮薄膜技術本身的高精度、高性能特長。

　　3. 薄膜技術在T/R組件中應用實例

　　3.1 陶瓷基板上薄膜混合集成T/R組件

　　RCA實驗室在1985年報道了在高導熱陶瓷BeO基板上采用薄膜工藝制造的T/R組件（3），尺寸為7.0cm×9.0cm×1.6cm，工作頻率16.0~16.5GHz，峰值功率3.9~4.4 W，電壓調諧范圍2.5~2.9，噪聲系數5dB。

　　Martin Marietta實驗室，1995年首次報道了采用薄膜技術制造了頻率高達94GHz 的W波段的8單元T/R組件（4），如圖3所示。組件的尺寸16.5mm×28.3cm×1.8 cm，最大增益47.8 dB。主要工藝為：先在0.5毫米厚的鉬基片上，采用銅導體和聚酰亞胺的薄膜多層工藝制造直流和控制信號主板，然后在0.125mm厚的低損耗Al2O3陶瓷板上用薄膜工藝制造RF傳輸線，最后將RF部分和芯片、電容等裝配在低頻主板上。

　　3.2 金屬基板上薄膜混合集成T/R組件

　　在鋁、鉬等金屬基板上制作T/R組件或多芯片模塊，近年來也有不少報道（4~6）。1995年，澳大利亞的O.Sevimli報導了一種金屬基V波段（可以達110GHz以上）薄膜多層多芯片組件專利技術（5），結構示意圖見圖2。這種技術工藝過程是這樣的：首先是在金屬基板上腐蝕出用于安放芯片的孔，然后把芯片采用導電膠固定在孔內，控制好安裝芯片的孔的深度使芯片與金屬表面在同一平面內并精確定位，表面涂敷一層適于毫米波領域使用的BCB等介質材料，最后在芯片焊盤處刻蝕通孔，進行薄膜多層電路的制作。這種技術的突出優點是所有芯片或無源器件（如耦合器、濾波器等）可以同時裝配，裝配不采用金絲鍵合手段也不用倒裝芯片，以解決毫米波頻段金絲鍵合帶來的一致性控制以及寄生效應難題；同時也可解決采用倒裝芯片帶來的功率耗散問題，芯片的熱量可以通過金屬底板快速散去。