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基于正交试验的微波多芯片组件金丝键合技术

张晓宇 王伟 姬峰 王子伊 郭中原

（北京遥感设备研究所北京市100854）

摘要：本文对金丝键合技术进行研究，从键合样品处理方法与键合工艺两方面分析了影响金丝键合质量的

关键工艺参数，对金丝键合工艺进行优化，优化后的金丝键合可靠性大幅提升。微波多芯片组件是雷达等军用电

子装备的核心部件，金丝键合工艺是实现微波多芯片组件电气互联的核心技术环节。微波组件中包含金丝数量庞大，

金丝键合技术对于微波组件性能与可靠性有至关重要影响。

关键词：微波多芯片组件；金丝键合；正交试验；参数优化

现代军、民用电子装备，尤其是各武器系统中的雷

达和通讯系统，正在向着小型化、轻量化、高工作频率、

多功能、高可靠和低成本等方向发展，对组装和互联提

出了越来越高的要求。随着相控阵体制在各类雷达和通

讯等电子整机中的广泛应用，需要研制生产大量的小型

化、高密度、多功能微波组件。微波组件技术经历了从

分立电路、到混合微波集成电路、到单片微波集成电路、

到微波多芯片组件的发展过程。目前，小型化、高密度、图1：各武器平台的雷达与通讯系统

三维结构、多功能微波组件微组装技术已经成为国内外

的研究和应用热点之一。

如图2所示，微波多芯片组件是各类复杂军/民用

电子系统的核心部件，负责微波信号的收发、变频以及

滤波等功能，具有技术指标要求高、实现难度大、价格

昂贵、对系统性能具有决定性影响等特征[1]。以相控阵

雷达为例，一部相控阵雷达中包含成千上万个微波多芯图2：微波多芯片组件

片组件，微波多芯片组件成本占雷达成本的50%以上，技术在航天、航空，船舶等各平台的电子装备上得到了

雷达主要性能指标通常取决于成千上万各微波组件的制越来越广泛的应用。微组装技术是综合运用高密度多层

造一致性，因此微波多芯片组件的制造工艺对系统性能基板技术、多芯片组件技术、三维组装和系统级组装技

的提升至关重要。术，将集成电路的裸芯片、薄/厚膜混合电路、微小型

微组装技术是实现电子装备小型化、轻量化、高密表贴元器件进行高密度互联，构成三维立体结构的高密

度互联结构、宽工作带宽、高工作频率、高功率密度以度、多功能模块化电子产品的一种先进电气互联技术。

及高可靠性等工作目标的重要技术途径，从组装技术发在微波多芯片组件制造过程中，实现各芯片之间的电气

展规律来看，组装密度每提高10%，电路模块的体积可互联是核心环节，电气互联的可靠性与一致性将对微波

减小30%、重量减小20%。微组装技术对减小微波组件多芯片组件性能与可靠性产生直接影响，微组装和主要

的体积和重量，满足现代电子装备武器小型化、轻量化、工艺与核心环节如图3所示。

数字化、低功耗的要求具有重要意义，因此微组装工艺目前，实现微波多芯片组件中各芯片之间电气互联

●基金项目：国家自然科学基金“叶企孙”科学基金项目（批准号U2141218）资助。

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方向上，由于微波多芯片组件工作频段高，在高频下要

求传输方向的金丝具有引线连接距离短、连接拱弧低，