多通道微波组件接插件及基板焊接技术研究

介绍了一种多通道微波组件接插件及基板一体化焊接的技术。通过焊接工装设计、焊接温度和真空控制、多通道接插件焊接短路及电路板焊接压力控制等问题的解决,实现了微波组件一体化自动焊接。得到的电路板单位面积压力控制为0.87 gf/cm^(2)(1 gf≈0.0098 N),关键的回流焊温度曲线控制参数为最高焊接温度及时间,控制范围分别为235~240℃和90~120 s。此焊接方法解决了多通道微波组件中不同种类且较多数量器件同时焊接时采用传统手工焊接方式难度大的问题,避免了在焊接过程中出现二次熔融问题。一体化焊接的方法在满足接插件及基板焊接要求的同时,提高了装配一致性及可靠性,且提高了生产效率。此方法可推广应用于同类型的多通道复杂组件的接插件及基板的一体化焊接。

功率芯片金-硅焊接空洞研究

金-硅(Au-Si)焊接通常用于装配射频电路中大功率的芯片,对芯片空洞率的要求极高,以此降低芯片装配的热阻和提高装配的可靠性,Au-Si焊接的主要方式为保护气氛下共晶摩擦焊。为降低Au-Si共晶摩擦焊的空洞率,对焊接载体的镀层进行研究,通过使用镍-钴(Ni-Co)镀层替代Ni镀层,增加Ni-Co镀层厚度,改善焊接效果,提高芯片装配的可靠性。

一种提升电路板键合可靠性的前处理方法

为解决微波组件生产过程中多次使用钎焊与胶粘工艺,带来的助焊剂氧化残留、导电胶油剂沾污镀金焊盘和电路板加工生产过程引入的油墨沾污镀金焊盘等问题。对键合焊盘的前处理方法进行研究,提出一种激光微刻蚀键合焊盘的前处理方法,对电路板键合界面进行100%激光微刻蚀处理,使得键合界面“归一化”,提升键合焊点质量。彻底消除由于键合界面清理不彻底,导致虚焊、脱焊、键合强度偏低的现象,确保引线键合的可靠性,以期为微波组件生产工艺人员解决键合界面沾污问题提供参考。

纳米银烧结GaN射频功率芯片研究

为了解决纳米银浆无压烧结GaN射频功率芯片时,高长宽比管芯出现的两端烧结不良问题,利用红外热像仪和扫描电镜等分析手段研究烧结过程,对纳米银浆的烧结机制进行了深入研究,对比多款烧结银浆的烧结效果,提出了半烧结银的工艺方案,成功解决了高长宽比芯片两端烧结不良的问题,实现了纳米银浆在GaN射频功率芯片无压烧结方面的工艺突破,以期在GaN高功率射频工程化应用中得到广泛推广。

T/R组件封装工艺中的气相清洗方法研究

为了清除残留在发射/接收(transmit/receive,T/R)组件封装过程中芯片粘接界面和引线键合焊盘的助焊剂,对助焊剂的清洗工艺进行选择,分析气相清洗工艺原理及局限,并提出气相清洗的工艺优化方案,通过提高助焊剂与正溴丙烷蒸汽接触时的温度差和表面浓度,显著提升正溴丙烷气相清洗的效果,大幅缩短清洗时间,以期为相关人员提供参考。

半导体工艺线CAM及SPC的应用

探讨了在多品种小批量半导体工艺生产线上开发应用CAM技术及实现SPC控制的方法。作者及同事开发了适用于所在工艺线特点的CAM软件系统程序——WI系统,用于工艺的指导和记录、生产的安排和监控以及数据的记录和提取。利用SPC方法对由WI提取的数据进行统计分析处理,做出控制图,对各种工艺异常进行分析判断进而做出工艺调整,以实现有效的工艺监控,逐步提高工艺加工能力和稳定性。该生产控制方法的应用为工艺线产品的研制和生产提供了有力保证。

SiN钝化对W波段AlGaN/GaN HEMT射频性能的影响

在SiC衬底上制备了栅长为110 nm、漏源间距为2μm的W波段AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT),分析了SiN钝化对器件直流和射频特性的影响。研究发现:100 nm SiN钝化可显著提升器件的漏源饱和电流及峰值跨导,漏源饱和电流从1.27 A/mm增加至1.45 A/mm(Vgs=1 V),器件峰值跨导从300 m S/mm提升至370 m S/mm,这是由于Si N钝化显著提高了AlGaN/GaN异质结材料沟道电子浓度。此外,SiN钝化可有效抑制器件电流崩塌,显著改善器件直流回扫特性。然而,由于沟道电子浓度增大,钝化后器件中短沟效应增强,器件夹断特性变差。此外,SiN钝化后W波段AlGaN/GaN HEMTs的射频特性得到显著改善,器件的电流增益截止频率从钝化前的33 GHz提升至107 GHz,最高振荡频率从钝化前的65 GHz提升至156 GHz。

扫描电子显微镜在栅光刻工艺中的应用

阐述了扫描电子显微镜在解决栅光刻在线监测中遇到的问题和解决过程。在充分的理论分析基础上,通过大量实验研究,克服了光刻胶在高能电子辐照下变形、变性的问题;削弱了光刻胶样品表面荷电对图像质量的影响;在观测"T"型栅的胶窗口时采用特殊的工作条件获得了三层胶的立体形貌图像,从而能够观察三层胶的内部结构。上述问题的解决和技术的改进实现了栅光刻工艺的在线监测;并为栅光刻工艺的稳定和改进、产品成品率的提高提供了大量数据和图像。

SPC参数控制限和规范限的定义

介绍了定义SPC控制限和规范限的一套方法。在多品种小批量的化合物半导体前道工艺线推行SPC的过程中,针对不同参数的性质不同,分别总结出了三种不同的定义方法,从而对前道工艺流程的全部参数实行了SPC监控,并在实际的控制中证明该方法是有效的。该方法解决了困扰SPC使用者如何定义控制限和规范限的难题,尤其对于刚开始推行SPC的生产线有借鉴意义。

微波混合电路的静电防护

为了减少封装过程中静电对微波混合电路中敏感芯片造成的损伤,本文针对高电子迁移率场效应晶体管(high electron mobility transistors,HEMT)制备工艺中的氮化镓功率放大器和砷化镓低噪声放大器两种典型微波混合电路,从产品的防静电设计角度和平行缝焊工装的设计优化两个方面,提出了两套解决方案,从而有效提升两款器件的静电防护能力和长期可靠性。

高效率小型化S波段160W功率放大器载片研制

为了解决S波段160 W高效率功率放大器载片的小型化问题,本文采用GaN HEMT芯片和无源匹配电路,在混合集成电路工艺的基础上,以及脉宽2 ms、占空比10%的条件下,得出2.7~3.5 GHz频带内输出功率大于165 W、功率增益12 dB、功率附加效率大于67%的性能指标,这一产品的外形尺寸为10 mm×8 mm,可广泛应用于多种电子系统,希望本文提出的研究方法可为后续同类产品的研制提供参考。

T、R组件自动测试方案及效率提升探讨

多种仪器测试多项参数,每个测试参数对应使用的仪器种类存在差异,并且每个产品通道测试都需要对相应仪器进行连接,测试过程会产生大批测试数据需要记录。论述了有源相控阵雷达T/R组件自动测试系统的组成和测试方案。通过硬件改造、测试方案优化、自动测试系统开发应用,降低了T/R组件测试时间,解决测试效率低等难题。