详解 HMC - ALH435：5 - 20 GHz GaAs HEMT MMIC 低噪放大器

在射频和微波领域，低噪声放大器（LNA）是至关重要的组件，它能够在放大微弱信号的同时，尽可能减少引入的噪声。今天，我们就来详细探讨一款高性能的低噪声放大器——HMC - ALH435。

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产品概述

HMC - ALH435 是一款 GaAs MMIC HEMT 低噪声宽带放大器芯片，工作频率范围为 5 - 20 GHz。其具备诸多出色特性，如在 12 GHz 时噪声系数低至 2.2 dB，在 14 GHz 时增益可达 13 dB，1dB 增益压缩时输出功率为 +16 dBm，并且仅需 +5V 电源电压，电流为 30 mA。因尺寸小巧，它非常适合集成到多芯片模块（MCMs）中。

典型应用场景

HMC - ALH435 的出色性能使其在多个领域都有典型应用：

• 通信系统：包括宽带通信系统、点对点无线电、点对多点无线电以及 VSAT（甚小口径终端）等，能有效提升信号质量，降低噪声干扰。
• 监控与雷达系统：适用于监控系统和雷达设备，可增强微弱信号的放大能力，提高系统的探测精度和可靠性。
• 军事与航天领域：在军事和航天应用中，对设备的性能和可靠性要求极高，HMC - ALH435 凭借其低噪声、高增益等特性，能够满足这些严苛环境下的需求。
• 测试仪器：可用于各类测试仪器，确保在测量微弱信号时能提供准确的结果。

电气规格

在 $T{A}= +25^{circ}C$，$V{dd}= +5V$ 的条件下，HMC - ALH435 的电气规格如下：	参数	最小值	典型值	最大值	单位
频率范围		5 - 20		GHz
增益	10	13		dB
温度增益变化		0.02		dB/°
噪声系数		2.2	2.6	dB
输入回波损耗		5		dB
输出回波损耗		10		dB
输出 IP3		25		dBm
1dB 压缩输出功率		16		dBm
电源电流（$I{dd}$）（$V{dd}=5V$，$V{gg1}=-0.5V$ 典型值，$V{gg2}=1.5V$ 典型值）		30		mA

从这些参数中我们可以看出，HMC - ALH435 在较宽的频率范围内能保持相对稳定的增益和较低的噪声系数，这对于其在宽带应用中的性能表现至关重要。大家可以思考一下，这些参数在实际应用中会如何影响系统的整体性能呢？

绝对最大额定值

为了确保 HMC - ALH435 的安全可靠运行，我们需要了解其绝对最大额定值：	参数	数值
漏极偏置电压	+5.5 Vdc
RF 输入功率	15 dBm
通道温度	180℃
连续功率 Pdiss（$T = 85°C$），85° 以上每升高 1℃ 降额 4.7 mW/°C	0.45W
热阻（通道到芯片底部）	213.3°C/W
存储温度	-65 至 +150°
工作温度	-55 至 +85℃

在实际使用过程中，必须严格遵守这些额定值，否则可能会对芯片造成永久性损坏。那么在不同的应用环境中，我们该如何确保芯片工作在安全范围内呢？

引脚说明

HMC - ALH435 各引脚功能如下：

1. RFIN：射频输入引脚，与 50 欧姆阻抗匹配，采用交流耦合方式。
2. Vgg1：放大器的栅极控制引脚，需遵循“MMIC 放大器偏置程序”应用笔记，并根据组装要求添加外部元件。
3. Vgg2：同样是放大器的栅极控制引脚，也需遵循相关应用笔记并添加外部元件。
4. RFOUT：射频输出引脚，与 50 欧姆阻抗匹配，采用交流耦合方式。
5. Vdd：放大器的电源电压引脚，需根据组装要求添加外部元件。
6. GND：芯片底部接地引脚，必须连接到射频/直流接地。

了解这些引脚的功能和连接要求，对于正确使用 HMC - ALH435 至关重要。大家在设计电路时，一定要仔细检查引脚的连接是否正确。

组装与安装

组装图注意事项

在组装 HMC - ALH435 时，旁路电容应选用约 100 pF 的单层陶瓷电容，且放置位置距离放大器不超过 30 密耳。输入和输出端建议使用长度小于 10 密耳、宽 3 密耳、厚 0.5 密耳的键合带，以获得最佳性能。

毫米波 GaAs MMIC 的安装与键合技术

• 芯片安装：芯片应直接通过共晶或导电环氧树脂连接到接地平面。推荐使用 0.127mm（5 密耳）厚的氧化铝薄膜基板上的 50 欧姆微带传输线来传输射频信号。若使用 0.254mm（10 密耳）厚的基板，需将芯片抬高 0.150mm（6 密耳），使芯片表面与基板表面共面，可通过将芯片附着在 0.150mm（6 密耳）厚的钼散热片上实现。
• 微带基板放置：微带基板应尽量靠近芯片，典型的芯片与基板间距为 0.076mm 至 0.152mm（3 至 6 密耳），以减少键合线长度。

处理注意事项

• 存储：所有裸芯片应放置在基于华夫或凝胶的 ESD 保护容器中，并密封在 ESD 保护袋中运输。打开密封袋后，芯片应存放在干燥的氮气环境中。
• 清洁：应在清洁环境中处理芯片，切勿使用液体清洁系统清洁芯片。
• 静电敏感性：遵循 ESD 预防措施，防止静电冲击。
• 瞬态抑制：在施加偏置时，抑制仪器和偏置电源的瞬态信号。使用屏蔽信号和偏置电缆，减少感应拾取。
• 一般处理：使用真空吸笔或锋利的弯头镊子沿芯片边缘处理芯片，避免触碰芯片表面的脆弱气桥。

安装方式

• 共晶芯片附着：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。施加热的 90/10 氮气/氢气混合气体时，工具尖端温度应为 290 °C。芯片暴露在高于 320 °C 的温度下不得超过 20 秒，附着时擦洗时间不超过 3 秒。
• 环氧芯片附着：在安装表面涂抹最少的环氧树脂，使芯片放置到位后周围出现薄的环氧圆角。按照制造商的时间表固化环氧树脂。

引线键合

• 射频键合：推荐使用 0.003” x 0.0005” 的键合带，采用热超声键合，键合力为 40 - 60 克。
• 直流键合：推荐使用直径 0.001”（0.025 mm）的线进行热超声键合，球键合力为 40 - 50 克，楔形键合力为 18 - 22 克。
• 键合温度：所有键合的标称平台温度应为 150 °C，施加最小的超声能量以实现可靠键合，键合长度应尽可能短，小于 12 密耳（0.31 mm）。

在整个组装和安装过程中，每一个环节都需要严格按照要求进行操作，这样才能确保 HMC - ALH435 发挥出最佳性能。大家在实际操作中有没有遇到过一些安装和键合方面的问题呢？

综上所述，HMC - ALH435 是一款性能优异的低噪声宽带放大器芯片，在多个领域都有广泛的应用前景。但在使用过程中，我们需要充分了解其各项特性和要求，严格按照规范进行操作，才能确保其稳定可靠地工作。希望今天的介绍能对大家在使用 HMC - ALH435 时有所帮助。