微波开关可靠性评价技术研究

冉红雷，韦婷，张魁，彭浩，黄杰

（1.中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄 050051；2.中国电子科技集团公司第五十八研究所，无锡 214000）

引言

微波开关是微波毫米波系统中的重要信号控制电路，控制着信号的通断与路径选择，其可靠性直接影响整个系统[1]。微波开关最早使用波导，同轴线和铁氧体技术，能承受较高功率但是产品体积较大。微波单片集成微波开关有利于实现小型化，低功耗，同时可实现宽带和低损耗特性。高性能微波开关要求导通时低损耗，关断时高隔离度，且能承受较大功率[2]。

可靠性是指产品在规定的时间内、规定的条件下完成指定功能的能力，而用来描述这种能力的数学特征量有可靠度、失效率、平均无故障工作时间和寿命等。对微波开关而言，主要用失效率（λ）作为数量特征来表征其可靠性。目前国内关于微波开关缺乏系统的可靠性评估理论，缺乏完整的可靠性试验验证方法[3]。本文以某GaN基HEMT型MMIC开关为例展开研究，对其进行可靠性评价方法研究。

1 可靠性评价方案设计

该微波开关采用HEMT工艺技术制造，金属层材料为Au，芯片表面采用GaN钝化保护，该微波开关芯片的功能示意如图1所示，其极限参数如表1所示。

图1 微波开关功能示意图

HEMT管通常由两种不同的半导体材料构成异质结构，为产生高电子迁移率的电子气提供条件。MMIC常见失效机理如表2所示[4]。

表2 MMIC常见的失效模式和失效机理

根据工程应用要求，该微波开关的可靠性要求指标为单边置信区间、置信水平为90 %，TA=+125 ℃，失效率λ≤10-7/h。……