[发明专利]卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构

权利要求书

1.一种卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构，包括：金属壳封装管座(1)周向带有射频信号输入/输出插座(3)、发射阵列校准射频信号输入插座(5)、电源与低频控制插座(6)、接收阵列校准射频信号输出插座(9)、中频输入/输出射频插座(10)和程序写入插座(11)，封装在所述金属壳封装管座1管壳中的母板(2)，其特征在于：在固定在金属壳封装管座(1)中封装的母板(2)上，至少设有两组采用埋入式系统集成(SiP)3D堆叠封装，且带有射频输入/出接口和发射、射频收发业务、射频收发通道及其备份通道的堆叠组装PoP硅堆叠模块(4)，设置有校准通道的校准/参考源PoP堆(8)，以及分布在所述校准/参考源PoP堆(8)旁侧的电源管理器(7)；PoP硅堆叠模块(4)通过所述母板(2)与封装在母板(2)下方空气腔中的CPLD器件(14)垂直互联，在所述母板(2)上共形成2～6组2～4层射频PoP堆的立体结构；校准/参考源PoP堆(8)的下方，被封装底座金属隔梁(15)分隔的空气腔内相连有两个并行排列的稳压电源LDO(16)，通过所述母板(2)与封装在母板(2)下方空气腔中的稳压电源LDO(16)，形成1～8个射频SiP模块封装堆和1个参考/校准源射频SiP模块的至少两层射频封装堆，从而构成了被上封盖板封装顶部盖板(12)、底封装盖板封装底部盖板(13)屏蔽封装，集成带备份的1～8路发射业务通道和2～16路接收业务通道的多通道射频收发接口单元3D集成封装架构。

2.如权利要求1所述的卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构，其特征在于：PoP硅堆叠模块(4)和校准/参考源PoP堆(8)以硅热膨胀系数较为接近的AlSiC材料和AlN高温共烧多层陶瓷(HTCC)基板作为封装的母板2；金属壳封装管座(1)以AlSiC作为封装管壳，基于硅基多芯片射频SiP，采用阶梯焊接工艺并利用封装的BGA和硅通孔TSV垂直互联，将射频SiP模块堆叠焊接后在表贴到封装的母板(2)上，采用激光缝焊气密封装，形成整体的多通道收发接口单元封装结构。

3.如权利要求1所述的卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构，其特征在于：电源管理器(7)包括：分布在校准/参考源PoP堆(8)两边的DC/DC电源模块，集成在多层陶瓷封装母板(2)的背面下方与封装管座(1)形成的空气腔中的线性电压稳压器LDO(16)，DC/DC电源+1.5V输出端连接稳压电源LDO16，将+5V转+1.5VDC/DC电源和+5V转-5VDC/DC电源提供给PoP硅堆叠模块4和校准/参考源PoP堆8的砷化镓射频芯片器件，将输出稳压输出+1.2V，提供给PoP硅堆叠模块(4)的硅CMOS射频芯片，DC/DC电源将+5V电压提供给硅基发射业务通道、接收业务通道连通的SiP模块内砷化镓射频芯片漏极，将输出的-5V电压提供给硅基发射业务通道、接收业务通道等SiP模块内砷化镓射频芯片栅极，稳压电源LDO(16)为母板(2)下方空气腔中的数字控制器提供1.2V、3.3V的电源电压，输出1.2V射频电压提供给硅基发射业务通道、接收业务通道等SiP模块内硅CMOS射频芯片，稳压输出数字3.3V电压提供给硅基发射业务通道、接收业务通道等SiP模块内锁相环PLL。

4.如权利要求1所述的卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构，其特征在于：PoP硅堆叠模块包括：通过球栅阵列BGA植球堆叠封装装配的双接收业务备份通道SiP模块、双接收业务通道SiP模块和发射业务及备份通道SiP模块三层射频封装堆叠，形成与多种射频GaAs芯片进行一体化集成1～8个射频收发通道数封装堆。

5.如权利要求1所述的卫星通信多通道射频收发接口单元3D集成封装架构，其特征在于：PoP硅堆叠模块(4)内堆叠的射频SiP采用硅基集成波导(SIW)、梳状带状线滤波器，基于硅通孔TSV绕线集成电感与芯片电容的LC高Q滤波器，分别在Ka/K、C、L波段实现高性能、高集成度的带通滤波器；采用以上三种形态的滤波器，满足发射、接收业务通道两次上变频和下变频方案需要的K或Ka波段、C波段和L波段滤波器，用于通带选择、射频预选或镜频抑制、信号带宽限制。