對微波混合集成電路射頻裸芯片表面封裝工藝進行了研究。研究結果發現，通過對關鍵工藝點的控制，具有良好性能的 EGC-1700 無色防潮保護涂層可以實現在 X 波段的應用。對射頻裸芯片的表面采用 EGC-1700 無色防潮保護涂層涂覆的低噪聲放大器進行了濕熱試驗和高低溫貯存試驗，發現其關鍵指標如噪聲系數曲線和增益曲線與試驗前的走勢具有較好的一致性。說明 EGC-1700 無色防潮保護涂層對 X 波段的射頻裸芯片表面防護是有效的。
引 言
作為雷達的核心部件，微波混合集成電路中，為保證電路損耗小和寄生參數低等原因，一般將多個射頻裸芯片高密度組裝在多層互連基板上，然后封裝在同一外殼內，以形成高密度的微電子產品。但由于混合集成多芯片組件應用環境的復雜性及自身腔體內的綜合氣氛，射頻裸芯片的應用可靠性往往較低，封裝作為一種常見的保護方式，在射頻裸芯片中的應用十分必要。目前微波混合集成電路電路射頻裸芯片封裝通常有以下幾種方法。
1）對微波混合集成電路進行激光封焊或平行縫焊，將射頻裸芯片封裝在微波混合集成電路的管殼中，使其與空氣隔絕。但激光或平行封焊后的產品出現返工返修時，蓋板拆除困難且無法再利用，可維修性一般，且平行縫焊只適合于特殊的材料如 Kovar 合金。
2）對微波混合集成電路內部進行“Parylene ”真空沉積，Parylene 是一種對二甲苯的聚合物。Parylene 涂層用獨特的真空氣相沉積工藝制備，由活性小分子在基材表面“生長”出完全敷形的聚合物薄膜涂層，薄膜涂層沉積厚度約 0.1～100.0 μm。該工藝過程復雜，需要專門的設備，成本較高。
3）對微波混合集成電路射頻裸芯片應用環氧膠或硅橡膠等。但環氧膠易吸水，硅膠都有較高的熱膨脹系數 CTE（coefficient of thermal expansion，CTE），同時彈性系數較高，在環境溫度試驗中，膠體本身的膨脹和收縮所帶來的應力會將鍵合的金絲拉脫，導致失效。并且，由于上述膠的介電常數和損耗正切角與空氣介質差別較大，對射頻裸芯片帶來的影響較大，無法滿足產品的電性能要求。
EGC-1700 無色防潮保護涂層是一種透明的低黏度溶液，其主要成分為氫氟醚溶劑，包含質量分數為 2%的氟化丙烯酸。主要應用于半導體和電子元器件的涂覆，其中所含的 2%氟化丙烯酸聚合物作為一種含氟聚合物，具有高耐候性、高耐熱性以及高穩定性。本工作選取了 EGC-1700 無色防潮保護涂層做微波混合集成電路射頻裸芯片的防護材料，并設計了一款應用頻段在 7.0～13.5 GHz 的低噪聲放大器進行驗證。
1 樣件設計及制作
1.1 樣件設計
圖 1 是應用頻段在 7.0～13.5 GHz 的低噪聲放大器，該器件包含一個 MMIC 射頻放大器裸芯片。表 1 為低噪聲放大器射頻裸芯片的典型指標。
圖 1 低噪聲放大器設計圖
表 1 射頻放大芯片裸芯片的典型指標
1.2 低噪聲放大器的裝配
采用典型的導電膠粘接工藝對低噪聲放大器進行裝配，先進行微波基片裝配，其次進行射頻連接器和射頻裸芯片的裝配，在金絲鍵合后，對放大器進行連接器接頭安裝。選用 H20E 導電膠，固化溫度、固化時間分別為 150 ℃/120 ℃、30 min/60 min。圖 2 為裝配完成后的低噪聲放大器實物圖。
圖 2 封裝仿真結構示意圖
1.3 射頻芯片表面封裝處理
本實驗選用了 EGC-1700 無色防潮保護涂層作為低噪聲放大器中射頻裸芯片的防護材料，根據廠家的推薦工藝，結合實際使用，工藝路線設計如下。
將低噪聲放大器放置于真空烘箱中進行高溫烘烤去除水汽，烘烤溫度 85 ℃，烘烤時間 4 h。采用 PE-100 型等離子清洗設備對烘烤后的低噪聲放大器中的射頻裸芯片清洗和表面活化，先采用氧等離子對射頻裸芯片表面有機物進行氧化，其次采用氬等離子體對射頻裸芯片表面有機物去除和焊盤活化，清洗時間 3 min，清洗功率 200 W，氮氣壓力 50 Pa，氧氣和氬氣壓力為 25 Pa。等離子清洗完成后，4 h 內采用 DX-200 點膠機進行射頻裸芯片薄膜涂覆，選用 10 mL 的針筒，32G 針頭（針頭內徑 0.09 mm，針頭外徑 0.26 mm），出氣壓力 100 kPa，時間 0.03 s，滴涂時，卡口針頭距射頻裸芯片表面距離約 1.5 mm。當射頻裸芯片表面涂層固化后，在電子顯微鏡下觀察，對未封裝到的頻裸射頻裸芯片表面進行修復。封裝完成后的涂層厚度不超過 1 μm，如圖 3 所示。
圖 3 射頻裸芯片表面封裝完成后
2 樣件測試結果及分析
2.1 裝配完成后的樣件測試結果