探索HMC - ABH241：50 - 66 GHz GaAs HEMT MMIC 中功率放大器

在当今的高频通信和雷达系统中，高性能的功率放大器至关重要。今天，我们就来详细探讨一下Analog Devices公司的HMC - ABH241，一款工作在50 - 66 GHz频段的GaAs HEMT MMIC中功率放大器。

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典型应用场景

HMC - ABH241凭借其出色的性能，在多个领域都有理想的应用：

• 短距离/高容量链路：在需要高速数据传输的短距离通信场景中，它能提供稳定的功率和增益支持。
• 无线局域网桥：有助于增强无线局域网之间的连接稳定性和传输效率。
• 军事与航天领域：其可靠性和高性能满足军事和航天环境下的严格要求。

器件概述

HMC - ABH241是一款四级GaAs HEMT MMIC中功率放大器，工作频率范围为50 - 66 GHz。在+5V的电源电压下，它能提供24 dB的增益，并且在1dB压缩点处输出功率可达+17 dBm。该放大器的所有键合焊盘和芯片背面都采用Ti/Au金属化处理，并且经过了全面的钝化处理，以确保可靠运行。它与传统的芯片贴装方法以及热压和热超声引线键合兼容，非常适合多芯片模块（MCM）和混合微电路应用。

关键特性

电气性能

• 输出三阶截点（Output IP3）：+25 dBm，体现了其在处理多信号时的线性度。
• 1dB压缩点输出功率（P1dB）：+17 dBm，保证了在一定功率下的线性放大。
• 增益（Gain）：24 dB，为信号提供了足够的放大倍数。
• 电源电压（Supply Voltage）：+5V，较为常见的电源规格，方便设计使用。
• 输入/输出匹配：50欧姆匹配，便于与其他50欧姆系统集成。

  物理特性

  芯片尺寸为3.2 x 1.42 x 0.1 mm，小巧的尺寸有利于在紧凑的电路设计中使用。

电气规格

在环境温度$T_{A}= +25^{circ}C$，$Vdd1 = Vdd2 = Vdd3 = 5V$，$Idd1 + Idd2 + Idd3 = 220mA$的条件下，其电气规格如下表所示：	参数	最小值	典型值	最大值	单位
频率范围	50 - 66			GHz
增益	19	24		dB
输入回波损耗		15		dB
输出回波损耗		15		dB
1dB压缩点输出功率（P1dB）		17		dBm
输出三阶截点（IP3）		25		dBm
饱和输出功率（Psat）		19		dBm
电源电流（Idd1 + Idd2 + Idd3）		220		mA

这里需要注意的是，除非另有说明，所有测量均来自探针芯片。并且可以通过在 -1V至 +0.3V（典型值 -0.3V）之间调整$Vgg1 = Vgg2 = Vgg3$来实现总电源电流$Idd_{total}= 220mA$。

绝对最大额定值

为了确保器件的安全和可靠运行，我们需要了解其绝对最大额定值：	项目	数值
正常5.0V电源到地	+5.5 Vdc
栅极偏置电压	-1至 +0.3 Vdc
RF输入功率（Vdd = +5.0V）	2dBm
存储温度	-65℃至 +150°C
最大峰值回流温度	+180℃

可靠性信息

温度相关参数

• 最大结温：+180℃
• 正常结温（环境温度$T = +85°C$）：+140.6°
• 热阻（结到芯片底部）：+50.6°/W
• 工作温度范围：-55℃至 +85℃

引脚描述

引脚编号	功能描述	接口说明
1	RFIN，该引脚交流耦合并匹配到50欧姆
2, 4, 6, 10, 12, 14	栅极控制，用于放大器。需遵循“MMIC放大器偏置程序”应用笔记，并参考组装图获取所需外部组件
3, 5, 7, 9, 11, 13	电源电压，为放大器供电。参考组装图获取所需外部组件
8	RFOUT，该引脚交流耦合并匹配到50欧姆
OGND	芯片底部接地，芯片底部必须连接到RF/DC接地

安装与键合技术

毫米波GaAs MMIC安装

芯片背面金属化，可以使用AuSn共晶预成型件或导电环氧树脂进行芯片贴装。安装表面应清洁平整。

• 共晶芯片贴装：推荐使用80/20金锡预成型件，工作表面温度为255°C，工具温度为265°C。当施加90/10氮气/氢气热气体时，工具尖端温度应为290°C。注意不要让芯片在超过320°C的温度下暴露超过20秒，贴装时擦洗时间不超过3秒。
• 环氧树脂芯片贴装：在安装表面涂抹最少的环氧树脂，使芯片放置到位后，其周边能观察到薄的环氧树脂圆角。按照制造商的时间表固化环氧树脂。

引线键合

• RF键合：推荐使用0.003” x 0.0005”的带状线进行RF键合，采用热超声键合，键合力为40 - 60克。
• DC键合：推荐使用直径为0.001”（0.025 mm）的线进行DC键合，同样采用热超声键合。球形键合的键合力为40 - 50克，楔形键合的键合力为18 - 22克。所有键合的标称平台温度应为150°C，并且应施加最小的超声能量以实现可靠键合。所有键合应尽可能短，小于12密耳（0.31 mm）。

处理注意事项

存储

所有裸芯片都放置在基于华夫或凝胶的静电放电（ESD）保护容器中，然后密封在ESD保护袋中进行运输。一旦密封的ESD保护袋打开，所有芯片应存放在干燥的氮气环境中。

清洁

在清洁的环境中处理芯片，不要尝试使用液体清洁系统清洁芯片。

静电敏感性

遵循ESD预防措施，防止ESD冲击。

瞬态抑制

在施加偏置时，抑制仪器和偏置电源的瞬态。使用屏蔽信号和偏置电缆，以减少感应拾取。

一般处理

使用真空吸笔或锋利的弯镊子沿芯片边缘处理芯片。芯片表面可能有易碎的空气桥，不要用真空吸笔、镊子或手指触摸芯片表面。

HMC - ABH241是一款性能出色的50 - 66 GHz GaAs HEMT MMIC中功率放大器，在高频应用中具有很大的优势。但在设计和使用过程中，我们需要严格遵循其各项参数和处理要求，以确保其性能的稳定和可靠。大家在实际应用中遇到过哪些关于功率放大器的问题呢？欢迎在评论区分享交流。