HMC516：7 - 17 GHz GaAs PHEMT MMIC低噪声放大器的特性与应用

在射频通信和测试测量等领域，低噪声放大器（LNA）扮演着至关重要的角色。今天要给大家介绍的是Analog Devices的HMC516，一款覆盖7 - 17 GHz频率范围的GaAs PHEMT MMIC低噪声放大器。

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典型应用

HMC516具有出色的性能，使其在多个领域都能大显身手。它非常适合用作以下设备的LNA或驱动放大器：

• 点对点无线电：在点对点通信中，保证信号的低噪声放大，提高通信质量。
• 点对多点无线电和VSAT：满足多用户通信和卫星通信的需求，确保信号的稳定传输。
• 测试设备和传感器：为测试设备提供精确的信号放大，提高测量精度。
• 军事和航天领域：适应复杂恶劣的环境，保障通信和探测系统的可靠性。

功能特性

电气性能

• 噪声系数：仅为1.8 dB，能够有效降低信号放大过程中的噪声干扰，提高信号的质量。
• 增益：达到20 dB，为信号提供足够的放大倍数，增强信号强度。
• OIP3：+20 dBm，具有较高的三阶交调截点，保证在高功率信号输入时，放大器仍能保持良好的线性度。
• 单电源供电：只需3V电压，电流为65 mA，并且输入/输出阻抗匹配为50 Ohm，方便与其他设备集成。

物理特性

芯片尺寸为2.52 x 1.32 x 0.1 mm，小巧的体积使得它可以轻松集成到混合或MCM组件中。

电气规格

不同频率范围下，HMC516的各项性能指标有所不同，具体如下表所示：	参数	频率范围 7 - 9 GHz	频率范围 9 - 12 GHz	频率范围 12 - 17 GHz	单位
增益	Min: 17，Typ: 19.5	Min: 18，Typ: 20.5	Min: 18，Typ: 20.5	dB
增益随温度变化	Typ: 0.02，Max: 0.03	Typ: 0.02，Max: 0.03	Typ: 0.02，Max: 0.03	dB/°
噪声系数	Typ: 2.5，Max: 3.3	Typ: 2.0，Max: 2.6	Typ: 1.8，Max: 2.3	dB
输入回波损耗	Typ: 8	Typ: 10	Typ: 10	dB
输出回波损耗	Typ: 13	Typ: 15	Typ: 17	dB
1dB压缩输出功率（P1dB）	Min: 10，Typ: 13	Min: 12，Typ: 15	Min: 13，Typ: 16	dBm
饱和输出功率（Psat）	Typ: 15	Typ: 16	Typ: 17	dBm
输出三阶截点（IP3）	Typ: 20	Typ: 20	Typ: 20	dBm
电源电流（ldd）(Vdd = +3V)	Typ: 65，Max: 88	Typ: 65，Max: 88	Typ: 65，Max: 88	mA

从这些数据中，我们可以看到HMC516在不同频率范围内都能保持相对稳定的性能，为工程师的设计提供了可靠的保障。大家在实际应用中，需要根据具体的频率要求和性能指标来选择合适的工作条件。

绝对最大额定值

为了确保HMC516的正常工作和使用寿命，需要注意其绝对最大额定值：	参数	数值
漏极偏置电压（Vdd1, Vdd2, Vdd3）	+4 Vdc
RF输入功率（RFIN(Vdd = +3.0 Vdc)）	+5dBm
通道温度	175℃
连续功耗（T = 85°）（85°C以上每升高1°C降额18.3mW）	1.65W
热阻（通道到芯片底部）	54.6°C/W
存储温度	-65 to +150°
工作温度	-55 to +85℃
ESD敏感度（HBM）	Class 1A

在设计和使用过程中，一定要严格遵守这些额定值，避免芯片受到损坏。

安装和键合技术

芯片安装

• 微带线选择：推荐使用0.127mm（5 mil）厚的氧化铝薄膜基板上的50 Ohm微带传输线来传输RF信号。如果必须使用0.254mm（10 mil）厚的基板，则需要将芯片抬高0.150mm（6 mils），使其表面与基板表面共面。可以将芯片安装在0.150mm（6 mil）厚的钼散热片上，再将散热片安装到接地平面上。
• 间距要求：微带基板应尽量靠近芯片，以减小键合线长度，典型的芯片与基板间距为0.076mm至0.152 mm（3至6 mils）。
• 键合材料：推荐使用宽度为0.075 mm（3 mils）、长度不小于0.31 mm的金带进行键合。

注意事项

在安装和键合过程中，还需要注意以下几点：

• 存储：所有裸芯片应放置在华夫或凝胶基ESD保护容器中，并密封在ESD保护袋中运输。打开密封袋后，应将芯片存放在干燥的氮气环境中。
• 清洁：在清洁环境中处理芯片，不要使用液体清洁系统清洁芯片。
• 静电防护：遵循ESD预防措施，防止芯片受到静电冲击。
• 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感应拾取。
• 芯片处理：使用真空夹头或锋利的弯曲镊子沿芯片边缘处理芯片，避免触摸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。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。不要让芯片在高于320 °C的温度下暴露超过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，其周边出现薄的环氧圆角。按照制造商的时间表固化环氧树脂。

引线键合

• RF键合：推荐使用0.003” x 0.0005”的带状线进行RF键合，采用40 - 60克的力进行热超声键合。
• DC键合：推荐使用直径为0.001”（0.025 mm）的线进行DC键合，球形键合的力为40 - 50克，楔形键合的力为18 - 22克。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 mils（0.31 mm）。

总结

HMC516作为一款高性能的低噪声放大器，在7 - 17 GHz频率范围内具有出色的噪声系数、增益和线性度等性能指标。其小巧的尺寸和单电源供电的特点，使其易于集成到各种系统中。在安装和使用过程中，只要严格遵守相关的技术要求和注意事项，就能充分发挥其性能优势，为我们的设计带来便利和可靠的性能保障。大家在实际应用中，是否遇到过类似芯片安装和键合的问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。