[发明专利]一种毫米波功率合成器件

说明书

本发明公开了一种毫米波功率合成器件，涉及毫米波功率器件技术领域；该功率合成器件包括第一层硅片和第二层硅片，第一层硅片顶面与第二层硅片背面晶圆级封装金金键合在一起；所述第一层硅片上设有通孔形成的功率分配网络、功率放大器芯片和功率合成网络，第一层硅片的背面功率分配网络和功率合成网络的分岔口设有湿法工艺蚀刻的盲槽；第一层硅片通过湿法刻蚀盲槽，放置放大器芯片，功率分配网络和功率合成网络利用硅基MEMS工艺蚀刻通孔形成基片集成波导结构实现，该功率合成器件易于与平面的放大器电路集成，具有较大的品质因数，使得损耗较小，合成效率高，可实现宽频带的匹配。

技术领域

本发明涉及毫米波功率器件技术领域。

背景技术

毫米波是指频率为30GHz-300GHz，波长为10mm-1mm的电磁波。因为毫米波频段具有波长短、频带宽等特性，所以被广泛应用于各大领域。尤其是在制导技术方面，因为毫米波频段的频率较高，在具备微波制导特性的同时也具有一定的光电制导特性，所以毫米波制导技术可以将微波制导技术穿透性强，光电制导器件体积小、角度分辨率高的特点结合起来，具有十分优良的制导性能。而在毫米波系统设计中的一项关键技术就是高效率大功率的功率器件的设计。但随着频率的升高，传统的微带线和金属盒体的功率合成技术形式在毫米波频段遇到了很多问题。

例如，采用微带线方式的功率合成技术，由于品质因数低，插入损耗大，影响功率合成的效率；而采用金属波导形式的功率合成器虽然合成效率高，但是在毫米波频段，低精度的金属加工波导的方法不再使用，高精度的金属加工波导的造价昂贵，另外该结构尺寸大、剖面高，难以达到现代毫米波射频前端小型化和易于集成的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种毫米波功率合成器件，具有较大的品质因数，使得损耗较小，合成效率高，易于达到现代毫米波射频前端小型化和易于集成的要求。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括第一层硅片和第二层硅片，第一层硅片顶面与第二层硅片背面通过晶圆级封装金金键合在一起；所述第一层硅片上设有功率分配网络、功率放大器放置版块和功率合成网络；第二层硅片背面设有与第一层硅片相同的功率分配网络和功率合成网络；功率分配网络和功率合成网络之间设有与第一层硅片上功率放大器芯片放置版块相配合的通槽；第一层硅片的背面全部电镀金属，所述第一层硅片的顶面的功率分配网络、功率放大器放置版块和功率合成网络部分电镀金属；所述第二层硅片背面的功率分配网络和功率合成网络电镀金属，第二层硅片顶面部分电镀金属通过硅通孔将功率放大器芯片的加电点相连并引出到第二层硅片的加电位置，功率放大器芯片的栅极与栅极相连，漏极与漏极相连，用于给功率放大器芯片加电；其特征在于：所述第一层硅片上设有功率分配网络、功率放大器放置版块和功率合成网络均是由若干独立第一通孔排列形成的，第一通孔内侧电镀金属，形成基片集成平面传输波导结构。

作为优选，第一层硅片的背面功率分配网络和功率合成网络的分岔口设有盲槽和第二通孔；以实现宽频带的匹配和功率分配。

作为优选，功率分配网络结构为：功率分配网络的输入端分成两路第一级分路，其中每一路第一级支路分成两路第二级支路，每一路第二级支路又分成两路第三级支路，第三级支路中每一路引出都转换为CPWG接口，功率放大器芯片通过导电胶高温烘焙粘接在功率放大器放置版块上，CPWG接口与功率放大器芯片的射频输入端通过微组装技术键合在一起；所述功率合成网络结构为：第三级支路中每一路都与一个功率放大器芯片的射频输出端相连，第三级支路中每一路的端口也是CPWG形式，第三级支路中每一路的端口通过微组装技术将功率放大器芯片的射频输出端键合在第三级支路中每一路的CPWG端口上，两路第三级支路合成一路第二级支路，两路第二级支路合成一路第一级支路从而输出。

作为优选，第一通孔和第二通孔是由干法刻蚀形成的。

作为优选，盲槽是通过湿法刻蚀形成的。

作为优选，盲槽为长方形。