HMC - APH596：16 - 33 GHz GaAs HEMT MMIC 中功率放大器深度解析

在微波和毫米波频段的应用中，功率放大器是不可或缺的关键组件。今天，我们就来详细探讨一款性能出色的中功率放大器——HMC - APH596。

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一、产品概述

HMC - APH596 是一款工作在 16 - 33 GHz 频段的两级 GaAs HEMT MMIC 中功率放大器。它具有 17 dB 的增益，在 +5V 电源电压下，1 dB 压缩点输出功率可达 +24 dBm。该放大器的所有键合焊盘和芯片背面均采用 Ti/Au 金属化处理，并且经过完全钝化处理，以确保可靠运行。其 50 欧姆匹配的输入/输出特性，使其非常适合多种应用场景。

二、典型应用场景

2.1 点对点无线电通信

在点对点无线电通信系统中，HMC - APH596 能够提供足够的功率增益，确保信号在长距离传输过程中的稳定性和可靠性。

2.2 点对多点无线电通信

在点对多点的通信网络中，它可以同时为多个接收点提供高质量的信号放大，满足多用户的通信需求。

2.3 VSAT 系统

VSAT（甚小口径终端）系统需要在有限的空间和功率条件下实现高效的通信，HMC - APH596 的高性能可以很好地满足这一需求。

2.4 军事与航天领域

在军事和航天应用中，对设备的可靠性和性能要求极高。HMC - APH596 的稳定性和出色的电气性能使其能够在恶劣的环境下正常工作。

三、产品特性

3.1 电气性能

参数	最小值	典型值	最大值	单位
频率范围	16	-	33	GHz
增益	16	17	-	dB
输入回波损耗	-	17	-	dB
输出回波损耗	-	18	-	dB
1dB 压缩点输出功率（P1dB）	-	24	-	dBm
输出三阶截点（IP3）	-	33	-	dBm
电源电流（Idd1 + Idd2）	-	400	-	mA

3.2 其他特性

• 电源电压：+5V
• 芯片尺寸：2.55 x 1.87 x 0.1 mm
• 匹配特性：50 欧姆匹配输入/输出

四、绝对最大额定值

在使用 HMC - APH596 时，必须严格遵守其绝对最大额定值，以避免对芯片造成损坏。	参数	额定值
漏极偏置电压	+5.5 Vdc
栅极偏置电压	-1 至 +0.3 Vdc
RF 输入	6dBm
热阻（通道至芯片底部）	56.6°/W
通道温度	180℃
存储温度	-65°C 至 +150°C
漏极偏置电流（ldd1）	180mA
漏极偏置电流（ldd2）	290mA

五、键合焊盘说明

焊盘编号	功能	描述	接口示意图
1	RFIN	该焊盘交流耦合并匹配到 50 欧姆	RFINOI
2	RFOUT	该焊盘交流耦合并匹配到 50 欧姆	-	ORFOUT
5	Vdd1	放大器的电源电压，具体所需外部组件见组装说明	Vdd1o
3	Vdd2	放大器的电源电压，具体所需外部组件见组装说明	Vdd2
6	Vgg1	放大器的栅极控制，需遵循“MMIC 放大器偏置程序”应用笔记，具体所需外部组件见组装说明	Vgg10
4	Vgg2	放大器的栅极控制，需遵循“MMIC 放大器偏置程序”应用笔记，具体所需外部组件见组装说明	Vgg20
芯片底部	GND	芯片底部必须连接到 RF/DC 接地	OGND

六、组装与安装

6.1 组装图注意事项

在组装过程中，旁路电容应选用约 100 pF 的单层陶瓷电容，并放置在距离放大器不超过 30 密耳的位置。输入和输出端使用长度小于 10 密耳、宽 3 密耳、厚 0.5 密耳的金属带可以获得最佳性能。

6.2 安装与键合技术

6.2.1 毫米波 GaAs MMIC 安装

• 传输线选择：推荐使用厚度为 0.127mm（5 密耳）的氧化铝薄膜基板上的 50 欧姆微带传输线来连接芯片的 RF 信号。如果必须使用 0.254mm（10 密耳）厚的基板，则需要将芯片抬高 0.150mm（6 密耳），使芯片表面与基板表面共面。
• 间距要求：微带基板应尽可能靠近芯片，典型的芯片与基板间距为 0.076mm 至 0.152mm（3 至 6 密耳）。

6.2.2 处理注意事项

• 存储：所有裸芯片应放置在华夫或凝胶基 ESD 保护容器中，然后密封在 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：在清洁环境中处理芯片，避免使用液体清洁系统。
• 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。使用屏蔽信号和偏置电缆，以减少电感拾取。
• 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，避免触摸芯片表面的脆弱气桥。

6.2.3 安装方式

• 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。当施加热的 90/10 氮气/氢气混合气体时，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，贴装时的擦洗时间不应超过 3 秒。
• 环氧芯片贴装：在安装表面涂抹最少的环氧树脂，使芯片放置到位后周围形成薄的环氧圆角。按照制造商的时间表固化环氧树脂。

6.2.4 引线键合

• RF 键合：推荐使用 0.003” x 0.0005” 的金属带进行热超声键合，键合力为 40 - 60 克。
• DC 键合：推荐使用直径为 0.001”（0.025 mm）的热超声键合线。球形键合的键合力为 40 - 50 克，楔形键合的键合力为 18 - 22 克。
• 键合温度：所有键合应在标称阶段温度为 150°C 的条件下进行，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）。

七、总结

HMC - APH596 以其出色的性能和广泛的应用场景，成为了 16 - 33 GHz 频段中功率放大的理想选择。在实际应用中，我们需要严格按照其特性和安装要求进行设计和使用，以确保其性能的充分发挥。各位工程师在使用过程中，有没有遇到过类似放大器的特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。