星载射频芯片与天线制造及应用分析和星载射频芯片清洗剂介绍

星载射频芯片与相控阵天线的制造工艺流程及核心市场应用。报告的主要内容如下：

• 引言：介绍星载射频芯片与相控阵天线的基本概念及其在航天领域的重要性。

• 制造工艺流程：详细说明星载射频芯片和相控阵天线的制造步骤，包括设计、基板制造、微组装、热管理、封装与测试等。

• 核心市场应用分析：使用表格和文字对比介绍卫星互联网、遥感与对地观测、军事与国家安全、地面终端设备等主要应用领域。

• 技术发展与未来趋势：分析集成化与小型化、材料创新、热管理技术、智能化制造等技术趋势，以及市场竞争格局。

• 结论与展望：总结当前技术水平和市场格局，展望未来技术发展和市场前景。

星载射频芯片与相控阵天线的制造工艺流程及核心市场应用分析

1 引言：星载射频芯片与相控阵天线的重要性

星载射频芯片与相控阵天线是现代航天技术的核心组成部分，直接决定了卫星通信、遥感、导航等系统的性能。随着我国航空航天技术与集成电路技术的快速发展，对卫星的体积、功能和可靠性要求越来越高，星载相控阵系统的需求也日益增长。相控阵天线通过电子控制波束指向，无需机械转动即可实现快速波束扫描，大大提高了系统的可靠性和响应速度。而射频芯片作为相控阵系统的"心脏"，负责信号的发射和接收，其性能直接影响到整个卫星系统的性能。

在航天应用中，这些组件需要承受恶劣的空间环境，包括极端温度、真空条件、宇宙辐射等，因此对可靠性、抗辐照能力和稳定性的要求极为严苛。同时，由于卫星发射成本高昂（每公斤载荷约2-5万美元），小型化、轻量化和低功耗成为星载射频芯片和相控阵天线的关键设计指标。这些苛刻要求推动了先进制造工艺和创新材料在这一领域的应用，也使星载射频芯片和相控阵天线的制造工艺成为衡量一个国家航天技术水平的重要标志之一。

2 制造工艺流程

星载射频芯片与相控阵天线的制造是一个多学科交叉的高技术系统工程，涉及半导体制造、微组装、先进材料加工和精密测试等多个领域。整个制造过程需要极高的精度和严格的质量控制，以确保产品能够在恶劣的空间环境中稳定工作多年。

2.1 星载射频芯片制造工艺

星载射频芯片的制造是基于半导体工艺的精密过程，但由于其宇航级应用的特殊要求，又有着不同于普通商用芯片的特点。

• 设计与仿真：芯片设计首先根据系统指标确定电路拓扑结构，采用砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN） 或硅基（CMOS） 工艺设计低噪声放大器、功率放大器、移相器、衰减器等核心功能电路。利用ADS、HFSS等专业软件进行电路仿真和优化，确保在高低温、辐射等极端环境下的性能稳定性。星载芯片需特别考虑抗辐照设计和热管理设计，以避免太空辐射导致的功能失效和性能退化。

• 基板制造：采用薄膜工艺或低温共烧陶瓷（LTCC） 技术制造微波基板。薄膜工艺通过真空镀膜、光刻、刻蚀等工序在陶瓷基片上制作精密微波传输线；LTCC技术则通过印刷导电浆料于陶瓷生片上，层层叠压后共烧形成三维微波电路结构。这两种技术都能实现高性能传输线和嵌入式无源元件，满足星载设备对高集成度和高性能的要求。

• 芯片制造：基于化合物半导体工艺，采用电子束光刻、离子注入、等离子体刻蚀等先进微纳加工技术制作芯片元件。晶圆完成后需要进行背面减薄、通孔刻蚀和金属化，以减少接地阻抗和热阻。对于星载应用，还需要进行特殊的钝化层处理和抗辐照加固，提高芯片在太空环境下的长期可靠性。

• 封装与测试：芯片采用气密性封装（如金属陶瓷封装）以防止太空环境中的水分和污染物侵入。封装完成后需要进行高温老炼、温度循环、机械振动和抗辐照测试等一系列严格筛选试验，确保只有符合宇航级要求的产品才能应用于星载系统。

2.2 相控阵天线制造工艺

星载相控阵天线的制造工艺更加复杂，需要将射频芯片、天线单元和控制电路高密度集成在一起，同时满足严格的机械、热管理和可靠性要求。

• 天线设计仿真：根据系统要求确定天线阵列架构（规模、排列方式）、辐射单元形式和材料体系。采用全波电磁仿真软件（如HFSS、CST）优化辐射单元设计和阵列布局，降低扫描时的互耦效应和栅瓣水平。星载天线还需进行多物理场仿真，包括结构应力、热变形和电磁性能的协同分析。

• 辐射单元制造：常见的辐射单元形式包括微带贴片和波导裂缝两种。微带贴片天线通常采用碳纤维复合材料作为天线结构板，采用夹层板结构，由多层材料经胶粘而成；波导裂缝天线则采用数控铣削和精密焊接工艺制作。碳纤维复合材料制造星载裂缝波导工艺难度较大，需要解决成型尺寸精度、表面粗糙度保证以及缝槽加工后碳纤维撕裂分层等问题。

• T/R组件微组装：T/R组件是相控阵雷达的核心部件，是一种多芯片微组装部件，结构复杂，组装精度要求高。组装过程包括芯片贴装（使用导电胶或焊料）、线键合（金丝或金带键合）和盖板密封等工序。组件的密封性主要通过高精度的焊接配合面、高质量的可焊性镀层、合理的焊接夹具、优选的焊料和焊接温度曲线等方面进行保证。

• 高密度集成技术：为满足星载设备小型化要求，相控阵天线采用瓦片式架构替代传统的砖块式架构。通过系统级封装（SiP） 技术将微波射频电路封装到低温共烧陶瓷基板内部，射频走线与辐射单元平行布局，大幅减小天线剖面高度和重量。一种基于SiP的Ka频段64元相控阵天线，剖面高度仅30mm，重量仅1kg，相比传统砖块式架构（高度60-80mm，重量2kg）有了显著改进。

• 热管理技术：星载大功率T/R组件的散热是关键挑战，直接关系到系统可靠性和寿命。采用多级焊接技术（从芯片到载体、从载体到壳体）解决多通道大功率芯片的散热问题。壳体材料常选用热膨胀系数匹配的钨铜合金等热沉材料，确保温度循环下的结构可靠性和性能稳定性。对于高频段应用，还会集成热管等主动散热技术，将热量高效传导至辐射散热器。

表：星载相控阵天线两种架构对比

2.3 质量控制和可靠性保证

星载产品的质量控制和可靠性保证是制造流程中的关键环节，直接关系到卫星在轨寿命和任务成功率。

• 洁净室环境：星载产品装配需要在洁净度为10万级的净化厂房内进行，控制空气中的微粒浓度，防止污染导致的性能退化或故障。操作人员需穿着防静电服、佩戴口罩和无尘防静电手套，防止人体产生的静电和微粒对产品造成损害。

• 多余物控制：实施严格的现场定置管理和多余物控制措施，所有工具、物料都有固定的存放位置，建立良好的生产秩序和生产环境。对于关键组装工序，完成后需要借助内窥镜等工具进行检查，确保没有金属碎屑、纤维等多余物残留。

• 工艺过程量化控制：对产品实现的关键工序采取量化方式控制，如有源安装板胶接、螺钉拧紧等工序均严格规定工艺参数。装配工艺明确螺钉拧紧顺序，严格实施过程控制；记录组件装配、螺钉点胶等关键工序实施情况并进行拍照存档，实现全过程可追溯。

• "三定"生产管理：对关键件、重要件等零部件的生产实行定人员、定设备、定工艺方法的"三定"管理。确保每个产品都由固定的熟练操作人员、使用固定的设备和固定的工艺方法进行制造，保证产品的一致性和可靠性。新增人员需经过严格培训和考核，确保业务能力及质量意识达标。

3 核心市场应用分析

星载射频芯片与相控阵天线技术的发展推动了卫星系统性能的不断提升，同时也拓展了其在多个关键领域的应用。从高速增长的卫星互联网到高分辨对地观测，从军事国防到民用通信，这些核心组件正发挥着越来越重要的作用。

3.1 卫星互联网领域

低轨宽带卫星星座是星载射频芯片和相控阵天线最大且增长最快的应用市场。随着SpaceX的Starlink、中国"星网"计划（计划发射约1.3万颗卫星）等大型星座的部署，对高性能、低成本相控阵天线的需求呈现爆发式增长。

• 终端设备：Ka频段卫星通信终端已成为地面终端的发展重点。截至2025年9月，三维通信的Ka频段卫星通信终端已率先拿到工信部入网许可，成为国内少数可公开销售、直接接入低轨星座的商用地面终端，并已获得银河航天、星网集团等批量采购意向。这类终端通常采用硅基液晶（LCOS）相控阵天线技术，相比传统技术可实现成本降低40%，功耗下降35%，并支持L/S/Ka全频段工作，能够同时跟踪多颗低轨卫星。

• 星间链路：第二代星链系统正在开发星间激光链路，以提供无缝的网络管理和服务连续性。激光链路利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递，具有传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻、功耗低等优势，可以大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而减少地面信关站的建设数量和建设成本。

• 市场规模：据调研数据，我国卫星互联网地面设备市场空间巨大，仅国内卫星互联网地面设备市占率约20%的三维通信，就与中国电信签署了50亿元框架协议，与吉利、比亚迪拿下20亿元车载卫星天线长单，海外子公司斩获非洲3亿美元卫星宽带接入合同，订单能见度超百亿。预计到2025年，T/R芯片在低轨宽带通信卫星领域的市场规模将超过30亿元。

3.2 遥感与对地观测领域

星载合成孔径雷达（SAR）是遥感与对地观测领域的重要应用，对相控阵T/R芯片的性能要求极高，价值密度也较大。

• 高性能需求：遥感SAR卫星主要应用有源相控阵天线进行信息采集，对应的T/R芯片需要提供高输出功率、低噪声系数和高稳定性，单星价值量超过千万元/星。我国规划遥感SAR卫星超百颗，实际发射十余颗，未来发展空间巨大。

• 核心供应商：铖昌科技等企业在星载SAR领域已成为核心元器件供应商，其星载相控阵T/R芯片系列产品已实现规模应用，并在客户中树立了良好口碑。公司产品主要包含功率放大器芯片、低噪声放大器芯片、模拟波束赋形芯片及相控阵用无源器件等，频率可覆盖L波段至W波段，满足不同分辨率SAR系统的需求。

3.3 军事与国家安全领域

相控阵雷达技术在军事领域的应用最早也最为成熟，包括预警探测、指挥控制、电子战等多个方面。

• 技术转化：许多最初为星载应用开发的相控阵技术逐步转化到地面、舰载和机载军事平台。星载产品属宇航级，技术标准高于军用级地面雷达，因此向军品拓展具有天然的技术优势。2022年上半年，铖昌科技面向地面相控阵雷达的T/R芯片系列产品比例同比增长65.89%，已成为公司的重要收入来源。

• 市场规模：军用雷达T/R芯片市场空间广阔，预计到2025年市场规模超百亿元。这部分市场对产品的可靠性、环境适应性和抗干扰能力要求极高，需要经过严格的质量认证和长时间的实际考核，一旦进入供应链，通常会保持较稳定的合作关系。

3.4 地面终端设备市场

随着卫星互联网的发展，地面终端设备市场正迎来快速增长期，涵盖车载、船载、机载和便携式等多种应用形态。

• 车载终端：吉利、比亚迪等车企已开始批量采购车载卫星天线，提供"动中通"能力，确保车辆在移动过程中也能保持稳定的卫星连接。这类终端需要采用低剖面天线设计，能够与车体完美集成，同时具备高可靠性抵抗车辆行驶中的振动和温度变化。

• 便携终端：Ka频段便携式卫星站成为应急通信和偏远地区通信的重要选择。三维通信计划投资20亿元建设产业化基地，预计2026年Q2投产后，将新增年产10万套相控阵终端、50万套Ka频段便携站的产能，以满足不断增长的市场需求。

• 手机直连卫星：手机直连卫星技术成为新兴趋势，需要高度集化的射频前端芯片。卓胜微等公司已积极布局相关产品，射频前端芯片是移动终端通信系统的核心组件，只要有信号接收与发送需求的终端均会使用射频前端芯片。

表：星载射频芯片与相控阵天线主要市场应用对比

4 技术发展与未来趋势

星载射频芯片与相控阵天线技术正处于快速发展阶段，集成化、低成本、高性能成为主要发展方向，同时新材料、新工艺、新架构不断涌现，推动整个领域向前迈进。

4.1 集成化与小型化趋势

• 瓦片式架构：相控阵天线正从传统的砖块式架构向瓦片式架构过渡。瓦片式架构通过将射频前端、波束形成网络和天线辐射单元垂直堆叠，大幅减小了天线体积和重量，同时提高了集成度。这种架构特别适合星载应用，因为卫星对重量和体积极为敏感。

• 硅基芯片技术：星载相控阵芯片半导体材料原来用的是氮化镓、氮化镓，单通道成本几千美元，未来有望采用硅基芯片（如CMOS、SiGe）替代，大幅降低单通道成本。硅基芯片虽然在某些性能指标上不如化合物半导体，但其集成度高、成本低，适合大规模阵列应用。随着工艺进步，硅基芯片的性能正在不断提升，逐渐接近甚至在某些方面超越化合物半导体。

• 系统级封装（SiP）：通过系统级封装技术将微波电路和天线辐射单元进行一体化组装，是实现小型化的另一重要路径。这种技术将射频走线与辐射单元平行布局，大幅减小了天线剖面高度。一种基于SiP的Ka频段64元相控阵天线，剖面高度仅30mm，重量仅1kg，相比传统砖块式架构（高度60-80mm，重量2kg）有了显著改进。

4.2 材料与工艺创新

新材料和新工艺的应用是推动星载射频芯片和相控阵天线性能提升的关键因素。

• 热管理材料：针对大功率T/R组件的散热问题，钨铜合金等热沉材料得到广泛应用。这类材料具有高热导率和可调的热膨胀系数，能够与半导体芯片实现良好的热匹配，减少热应力提高可靠性。安泰科技等企业在热沉材料领域处于国内领先地位。

• 碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有高强度、高模量、低比重、抗疲劳、热稳定性好等优点，广泛应用于各种航天器产品，已成为星载天线的极佳结构材料。但用碳纤维复合材料制造星载裂缝波导工艺难度较大，需要解决成型尺寸精度、表面粗糙度保证以及缝槽加工后碳纤维撕裂分层等问题。

• 增材制造技术：3D打印技术正在逐步应用于波导裂缝天线的制造。第二代星链天线的辐射层就是使用喷墨打印技术制造，塑料垫片采用激光切割，天线罩则通过注塑成型制作。增材制造技术能够实现复杂的内部结构，减少零件数量和组装工序，降低成本和重量。

4.3 热管理技术演进

随着相控阵天线功率密度的不断提高，热管理成为制约系统性能和可靠性的关键因素。

• 多级焊接技术：针对多通道大功率芯片的散热问题，采用多级焊接技术（从芯片到载体、从载体到壳体）有效降低热阻。这种技术需要精确控制焊接层的厚度和均匀性，避免空洞和裂纹等缺陷影响散热效果。

• 热管集成技术：在髙功率密度应用场合，热管被集成到T/R组件和天线结构中。热管利用相变传热原理，具有极高的等效热导率，能够将热量快速从发热点传导到远端散热器，显著降低热点温度。

• 主动热控制：对于特别苛刻的热环境，还会采用微流道冷却等主动热控制技术。这些技术在有限的空间内实现了高效散热，但增加了系统的复杂性和功耗，需要在设计时进行综合权衡。

4.4 智能化制造与质量保证

航天产品对可靠性要求极高，智能制造技术在提升产品一致性和可靠性方面发挥着越来越重要的作用。

• 数字化产线：建立数字化生产线，实现从设计到制造的全流程数据管理和追溯。通过实时采集制造过程中的关键参数（如焊接温度曲线、紧固力矩、胶接压力和时间等），确保每个环节都符合工艺规范，减少人为因素导致的质量波动。

• 无损检测技术：广泛应用自动X射线检测（AXI）、超声扫描和红外热成像等无损检测技术，及时发现内部缺陷而不损坏产品。对于胶接质量等肉眼无法检测的指标，还需要制作随炉件，通过对随炉件各项性能的检测，间接确保产品质量。

• 人工智能应用：引入机器学习和人工智能技术，对制造过程中产生的大量数据进行分析，找出影响产品质量的关键因素和优化方向。通过对历史数据的学习，建立产品质量预测模型，实现早期质量预警和预防性干预。

5 结论与展望

星载射频芯片与相控阵天线作为航天器的"眼睛"和"耳朵"，其技术水平直接决定了卫星系统的性能和能力。随着我国航空航天事业的快速发展，特别是低轨宽带卫星星座的大规模部署，对高性能、低成本、高可靠的星载射频芯片与相控阵天线需求日益迫切。

从技术发展来看，星载射频芯片与相控阵天线正朝着高度集成化、轻小型化和低成本化方向发展。瓦片式架构逐渐替代砖块式架构，硅基芯片有望部分替代化合物半导体芯片，系统级封装技术实现更高层次的集成。同时，新材料的应用和制造工艺的创新不断推动产品性能提升和成本下降。

从市场应用来看，卫星互联网是增长最快、空间最大的应用领域，预计到2025年T/R芯片在该领域的市场规模将超过30亿元。遥感与对地观测领域保持稳定需求，军事与国家安全领域对高性能产品有持续需求，而地面终端设备市场则随着卫星互联网的普及爆发式增长。

从产业格局来看，国内已形成以中电科13所、55所和铖昌科技等为代表的核心供应商群体。铖昌科技作为上市公司中我国低轨宽带卫星T/R芯片唯一民营供应商，在星载领域具有先发优势和技术壁垒。随着市场需求的增长，越来越多的企业开始进入这一领域，推动技术创新和产业成熟。

未来，随着6G技术研究的启动和星地融合通信的发展，星载射频芯片与相控阵天线将面临新的机遇和挑战。太赫兹技术、量子技术和人工智能技术等新兴领域的发展，也将为星载射频芯片与相控阵天线注入新的活力，开创更加广阔的应用前景。

星载射频芯片清洗剂- 芯片封装前锡膏助焊剂清洗剂介绍：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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