引言

有源相控阵收发组件按集成方式分类，大致可分为砖式收发组件和瓦式收发组件两种[1-2]。相比砖式收发组件，瓦式收发组件具有轻薄的尺寸重量优势，规则的芯片布局便于自动化装配等优势受到越来越多的关注[3-11]。近些年，受益于系统级封装技术(System-in-Package, SiP)的飞速发展，基于SiP技术的瓦式收发组件也获得持续研究和应用[12-14]。利用SiP技术，组件更加标准化，自动化生产适配性更强，成本更低，但由于组件内各SiP器件均具有各自独立的物理支撑结构无法共享，例如陶瓷SiP中的外围金属围坝、硅基SiP中的外围硅腔壁等，以及各SiP器件需保持一定间隙才能进行装配，导致使用SiP技术的瓦式收发组件集成密度受到一定程度的限制，而采用堆叠SiP技术，则成本较高。此外，在基于SiP技术的瓦式收发组件中，往往将各SiP器件贴装至母体印制板（Printed Circuit Board, PCB）上以实现其功能，在可靠性要求较高的项目中，由于气密要求，这些SiP大多使用陶瓷封装外壳或硅基封装外壳，而陶瓷和硅的热膨胀系数与印制板差异较大，存在一定可靠性风险[15]。此外，基于SiP技术的瓦式收发组件，芯片热沉路径往往较长，散热也收到一定制约[12-13]。

除基于SiP技术的瓦式收发组件外，如文献[4]-[9]报道，将裸芯片以横向排布方式，直接装配在母体印制板上，将此母体印制板装配在上下金属结构件之间，上下金属结构件内提供对外互连的高低频接口，也可实现瓦式收发组件（后文均称为基于裸芯片的瓦式收发组件）。该种类型瓦式收发组件，芯片与芯片之间可以保持极小的距离，因此，集成密度更高；由于印制板与金属结构件之间热膨胀差异较小，可靠性高；芯片热沉路径短，散热优良。

但如何对基于裸芯片的瓦式收发组件进行气密封焊，尤其是在可扩展应用的前提下，是一项难点。例如，文献[8]采用铅锡焊料技术对上下腔体缝隙进行气密封焊，但这种方式存在助焊剂进入组件内部造成芯片污染以及组件在气密封焊过程中承受整体高温易造成芯片损伤的问题；文献[5]采用水平焊环以激光封焊方式对上下腔体进行气密封焊，但这种方式由于需要扩展组件横向尺寸，不支持扩展应用且易出现不满足激光封焊工艺要求的问题[16-17]，这是由于激光封焊工艺对待封焊金属间缝隙以及高低落差要求较高（通常要求≤0.05 mm），而基于裸芯片的瓦式收发组件为保证通道间良好的电磁屏蔽，上金属结构件必须紧贴印制板以形成电磁屏蔽腔，导致上下金属结构件之间的位置关系与印制板厚度有关，而印制板厚度精度较低，一般±5%，以2 mm印制板为例，其厚度精度可达±0.1 mm，这导致上下金属结构件间的缝隙不满足激光封焊工艺要求。

本文采用基于裸芯片的瓦式收发组件集成方式，并提供一种堆叠式激光封焊方法，在上、下金属结构件之间增加激光焊环，激光波束沿收发组件侧壁封焊两圈完成整个组件的气密封焊，通过选配激光焊环高度，可精准保证上金属结构件与印制板的紧密贴合以及焊接缝隙的工艺达标。同时，焊接在侧壁完成，使得该方法结构紧凑，直接支撑收发组件具备可扩展效果。还便于返修维护，铣除激光焊环返修后，使用新的激光焊环再次封焊即可。最后，本文收发组件，使用印制板内嵌铜基技术，减少芯片至下金属结构件的热阻，进一步提升收发组件散热性能。本文所提收发组件在集成密度和可靠性要求极高的项目中存在一定应用价值。

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作者信息：

李鹏凯，杜明

（中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610036）