[发明专利]立体封装太赫兹辐射探测器

权利要求书

1.一种立体封装太赫兹辐射探测器，包括介质扩展半球透镜(21)、太赫兹波信号处理单元、LTCC基板(23)、第一中频信号处理单元，太赫兹信号处理单元包括砷化镓天线和砷化镓谐波混频器，第一中频信号处理单元包括基于LTCC基板的射频无源巴伦接收网络和第一中频信号处理电路，其中，大气辐射的微弱太赫兹电磁信号和空间馈入的亚毫米波本振信号由介质扩展半球透镜汇聚到砷化镓天线上，由砷化镓天线接收到的所述电磁信号和所述亚毫米波本振信号通过砷化镓谐波混频器进行第一次下变频处理，产生中频差分信号；所述中频差分信号通过所述基于LTCC的射频无源巴伦接收网络合成为中频不平衡信号，完成由差分信号到不平衡信号转换；合成后的中频不平衡信号输入第一中频信号处理电路进行处理，第一中频信号处理电路将输入的中频不平衡信号转换成由A/D模数转换器处理的基带信号。

2.如权利要求1所述的立体封装微波辐射探测器，其特征在于：所述立体封装太赫兹辐射探测器还包括与第一中频信号处理单元的第一中频信号处理电路连接或耦合的基带信号处理单元，基带信号处理单元包括A/D模数转换器。

3.如权利要求2所述的立体封装微波辐射探测器，其特征在于：

介质扩展半球透镜(21)位于所述立体封装太赫兹辐射探测器的上部，通过卡环将介质扩展半球透镜(21)固定在整个LTCC基板(23)的中心，太赫兹信号处理单元安装在介质扩展半球透镜的底部中心位置，太赫兹信号处理单元的输出信号金属化层通过倒装芯片互连结构与LTCC基板上部表层的输入信号金属化层进行连接，实现太赫兹信号处理单元的砷化镓谐波混频器与基于LTCC基板的射频无源巴伦接收网络之间的差分信号传输；

第一中频信号处理电路和基带信号处理单元按照封装种类不同采用裸芯片形式的单片微波集成电路和/或表贴封装形式的表面贴装器件；裸芯片形式的单片微波集成电路埋置于LTCC基板底部的空腔内部，通过金丝键合和位于LTCC基板底部表层的微带线实现输入和输出信号的互连传输；表贴封装形式的表面贴装器件焊接在LTCC基板底部的下表面，通过微带线实现信号的互连传输。

4.如权利要求3所述的立体封装太赫兹辐射探测器，其特征在于：所述倒装芯片互连结构包括凸点上金属化层(31)、凸点(32)、下填料(33)和凸点下金属化层(34)；凸点上金属化层与太赫兹信号处理单元的输出信号金属化层连接；凸点下金属化层(34)位于LTCC基板顶部，凸点下金属化层(34)与LTCC基板上部表层的输入信号金属化层连接；凸点位于凸点上金属化层(31)口凸点下金属化层(34)之间，实现射频信号传输；下填料分布于凸点和金属化层周围。

5.如权利要求3所述的立体封装微波辐射探测器，其特征在于：

LTCC基板包括自上而下的22层，LTCC基板的第1层在LTCC基板的第2层上面，LTCC基板的第22层在LTCC基板的底部，基于LTCC的射频无源巴伦接收网络包括多层耦合带状线，多层耦合带状线分别埋置于LTCC基板的第1层至第15层，其中LTCC基板的第0层、第8层、第15层和第19层为与耦合带状线相对应的射频信号接地平面；第一中频信号处理单元还包括供电网络和控制网络，供电网络用于传输裸芯片形式的单片微波集成电路和表贴封装形式的表面贴装器件使用的供电信号，控制网络用于传输裸芯片形式的单片微波集成电路和表贴封装形式的表面贴装器件使用的控制信号，供电网络分布于基板内部的第16层，控制网络分布于基板内部的第18层；

第一中频信号处理电路和基带信号处理单元位于LTCC基板的第22层；所述裸芯片形式的单片微波集成电路埋置于LTCC基板的第22层的空腔内部，所述裸芯片形式的单片微波集成电路通过金丝键合和位于LTCC基板的第22层底部表层的微带线进行信号传输；所述表贴封装形式的表面贴装器件焊接在LTCC基板的第22层下表面，表贴封装形式的表面贴装器件通过焊接和微带线进行信号传输；基带信号处理单元输出的基带信号传输至位于LTCC基板底面四周的引脚焊盘，所述引脚焊盘作为与后级数字信号处理系统进行信号传输的互联接口。