基于垂直互连工艺的频率源技术

频率源作为现代电子设备的一个重要组成部分,其性能直接影响通信系统的主要性能指标,器件小型化的问题也得到了越来越多的关注。设计研究了一种基于垂直互连工艺的宽带频率源,其对外输出为SMP连接器。在Ku波段,输出相位噪声优于-90dBc/Hz@10kHz,杂散抑制优于60dBc,频率步进10MHz。与传统模块相比,采用垂直互连工艺的频率源在小型化模块密排连接方面显示了很大的优势。

基于毛纽扣的垂直互连技术研究进展

垂直互连技术具有互连路径短、空间利用率高、速度快等诸多优点,对星载、舰载、弹载等实现微型化、轻量化、多功能化具有重要战略意义。毛纽扣连接器作为一种弹性连接器,常用于低矮化多层印制板间的垂直互连,其自身体积小、微波性能好、工作频段宽、易拆卸、低延迟,且可以有效抑制连接器内部信号的互感效应,减小信号传输的路径长度和高频信号的趋肤效应,在射频微波领域具有重要用途。重点综述了材料类型及电镀金厚度对毛纽扣连接器性能的影响,归纳了通过建立理论模型分析毛纽扣连接器的电学性能及力学本构模型的方法,并揭示了高、低温(-55~85℃)冲击下毛纽扣连接器的可靠性,总结了其在印制电路板和微型连接器中的应用。总体来说,我国对毛纽扣垂直互连技术研究较少,特别是在宇航领域,还需积极地进行技术攻关,确保其在真空、温度交变、辐射及原子氧等苛刻复杂的宇航服役环境中的可靠性。对此,综述了基于毛纽扣连接器的垂直互连技术的基本原理,以及影响毛纽扣性能及可靠性的服役环境,分析了近年来国内外在毛纽扣连接器领域取得的研究进展,并展望了毛纽扣连接器的发展方向,可为基于毛纽扣连接器的垂直互连技术的发展提供有益的参考和启示。

基于毛纽扣的LTCC微波模块垂直互连技术

基于独立的二维LTCC微波模块间的垂直互连技术展开研究,采用了一种三线型毛纽扣微波垂直互连结构并使用三维电磁仿真软件HFSS对三线型毛纽扣垂直互连结构的模型进行分析与优化。通过对相应工艺的研究,制作了三线型毛纽扣垂直互连样品,其中毛纽扣的高度为3mm,直径为0.5mm。样品测试结果与仿真结果相符,在X波段插入损耗小于1.5dB,回波损耗大于15dB。

应用SIP技术的宽带板间垂直互连结构

提出了一种应用SIP技术的宽带低损耗板间垂直互连结构。采用BGA作为上下两层基板微波互连的通道,利用多层PCB技术设计并研制了一个DC-20 GHz板间三维垂直互连过渡结构,该结构在20 GHz内,回波损耗小于-12 dB,插损小于1 dB,该板间过渡结构尺寸为9.2 mm×4 mm×0.8 mm。同时提出了该种过渡结构等效电路模型,仿真结果与实测结果吻合较好。

一种用于瓦片式T/R组件的垂直互连方式

在瓦片式T/R组件中,射频信号从内部腔体到外部辐射单元的垂直传输对于组件整体性能有着重要影响。为实现有效的垂直互连,提出了一种组件腔体内微带线经由偏置带状线、拟同轴过孔、锡球、盖板过孔与mini-SMP接头互连至辐射单元的方法。应用HFSS电磁场仿真软件对其进行了仿真优化,确定关键结构参数。采用所述互连方式加工了低温共烧陶瓷(LTCC)封装的瓦片式发射/接收(T/R)组件,测试结果表明该结构能够实现良好的垂直互连。

共面波导垂直互连结构的人工神经网络模型

垂直互连是三维微波和毫米波集成电路中的典型结构。本文采用人工神经网络模型模拟屏蔽共面波导的垂直互连结构 ,由时域有限差分法产生网络的训练和测试样本。

一种低成本的硅垂直互连技术

采用KOH刻蚀工艺制作硅垂直互连用通孔,淀积SiO2作为硅垂直互连的电绝缘层,溅射Ti和Cu分别作为Cu互连线的黏附层/扩散阻挡层和电镀种子层。电镀10μm厚的Cu作为硅垂直互连的导电层。为实现金属布线的图形化,在已有垂直互连的硅片上试验了干膜光刻工艺。采用化学镀工艺,在Cu互连线上沉积150～200nm厚的NiMoP薄膜作为防止Cu腐蚀和Cu向其上层介质扩散的覆盖层。高温退火验证了Ti阻挡层和NiMoP覆盖层的可靠性。

基于LTCC的毛纽扣垂直互连技术研究

基于独立的二维LTCC微波模块间的垂直互连技术展开研究,设计两种毛纽扣微波垂直互连结构,分别为同轴型和三线型。通过三维电磁仿真软件HFSS对三线型毛纽扣垂直互连结构模型进行分析优化,并对相应工艺进行研究,完成两种毛纽扣垂直互连样品的制作。模型中选用的毛纽扣高度为3 mm,直径0.5 mm。两种毛纽扣互连样品测试结果均与仿真结果相符,在X波段内都具有良好的微波传输性能。

准带线式板间UWB垂直互连研究

针对综合馈电网络常用的微波多层板及混压多层板,研究了一种新型准带线式超宽带板间垂直互连形式,该种垂直互连工作频带达到0 Hz^25 GHz,加工工艺简单,制造成本低。分析了0°和180°两种垂直互连形式,试验证明该形式板间垂直互连完全满足工程应用需求。

基于弹性连接器的板级垂直互连技术

垂直互连技术具有互连路径短、平面空间占用少等优点,是实现电子系统微型化的一种重要互连方式。设计了一种由导电硅橡胶和金属底盘组成的弹性连接器结构,它通过弹性压接方式直接实现基板与封装电路之间的信号传输。通过相应的试验测试,该弹性连接器在0~18 GHz频段内插损优于2 d B,在18~40 GHz频段内插损优于5 d B,且在0~40 GHz频段内驻波小于2,基本满足射频互连的使用要求。

芯片级集成射频垂直互连技术

随着电子装备向小型化、轻量化和多功能化方向发展,其内部电子部件/组件集成密度要求不断提升,传统的2D集成密度已接近极限,2.5D/3D集成必将成为新一代电子部件/组件的主流形态。射频垂直互连技术是2.5D/3D集成射频系统的关键技术之一。对芯片级集成射频垂直互连技术的发展动态及应用前景进行了综述。

基于BGA的子阵板间垂直互连研究

微波多层板加工一般通过垂直金属化孔实现不同层之间的连接。当印制线层数增多时,不同层之间的互连关系复杂,需要采用任意层互连加工技术,该技术工艺复杂,成本高。提出了一种实现微波信号任意层互连的新方法:通过BGA工艺实现两块多层板间的准同轴垂直过渡的互连,从而简化任意层微波信号互连关系。给出了BGA垂直互连理论分析、仿真及优化模型。子阵级微波多层板BGA互连试验证明该形式任意层微波信号垂直互连满足工程需求,简化制作工艺,降低制造成本。

系统级集成射频垂直互连技术

随着电子装备朝着多功能、高性能方向发展的同时,硬件还要变轻、变小,成本还要更低,其内部模块/组件集成密度要求不断提升,传统的平面混合集成密度已接近极限,三维异质异构集成必将成为新一代电子功能单元的主流形态。系统级集成射频垂直互连技术是三维异质异构集成系统的关键技术之一,对系统级集成射频垂直互连技术的发展动态及应用前景进行了综述。

垂直互连在多通道T/R组件中的应用

垂直互连在多通道T/R组件中应用广泛。通过仿真软件CST建立模型进行仿真,通过理论分析,优化参数,得到最佳的结构尺寸和微带匹配参数,并根据仿真结果加工实物,验证仿真结果的可靠性。测试结果表明,优化后的垂直互连适用于6~18 GHz的射频信号传输,根据需要可以优化结构并将其工作频率提高到30 GHz以上。

基于毛纽扣的垂直互连技术研究

基于毛纽扣独特的特性,对垂直互连技术展开研究,设计了一种基于毛纽扣的垂直互连结构,通过对毛纽扣绕制成型工艺的研究,完成毛纽扣垂直互连样品的制作,并对设计的三线型毛纽扣垂直互联结构模型进行三维仿真优化和分析。通过对比分析样品测试结果与仿真结果,在测试K波段内测得插入损耗小于-0.92 dB,反射系数小于-25 dB,表明该集成互连方式具有良好的微波传输性能。

基于各向异性导电胶的板间垂直互连研究

提出一种基于各向异性导电胶(ACA)的封装方法,即利用ACA实现介质基板之间垂直互连过渡。该方法与传统的锡铅焊料工艺相比,ACA板间互连工艺具有互连距离短、固化温度低、工艺流程简单、绿色环保等特点。测试结果表明,ACA在垂直互连过程中拥有良好的微波传输性能。在0.1~19.0GHz内,回波损耗小于-10dB,插入损耗小于1.5dB;在26~30GHz频段范围内,回波损耗小于-10dB,插入损耗小于3dB。测试结果与电磁仿真结果吻合。

多层LCP基板中铜浆垂直互连射频特性的研究

液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer,LCP)因其良好的射频特性近年来被广泛应用于射频电路系统集成。但是由于LCP作为一种新型的集成材料,盲埋孔技术实现困难,难以制作多层板结构。前期研究表明,利用铜浆互连工艺,可实现多层LCP基板中异面信号之间的电连接。本文进一步证明了铜浆互连结构良好的射频传输特性,LCP多层板内CPWG-SL结构的测试结果表明,在DC^1GHz内,其插入损耗优于-0.5dB,回波损耗优于-10dB,射频传输性能良好。同时,对中垂直通孔产生的寄生参数进行理论计算,建立了其等效电路模型。

晶圆级封装中的垂直互连结构

随着电子产品需求的不断提升,半导体封装技术的发展已经从2D结构发展到2.5D乃至3D结构,这对包括高密度集成和异质结构封装在内的系统级封装(System in Packaging,SiP)提出了更高的要求。以当下热门的晶圆级封装为切入点,重点阐述并总结目前在晶圆级封装结构中出现的3种垂直互连结构:硅通孔(Through Silicon Via,TSV)、塑封通孔(Through Molding Via,TMV)、玻璃通孔(Through Glass Via,TGV)。这3种垂直互连结构也是业内公认的推进三维集成封装的关键技术。从3种垂直互连结构的发展历史、工艺方法和应用领域等多个方面进行提炼总结,明确垂直互连结构的现状能力及未来挑战,为晶圆级三维集成封装技术开发和探索提供参考。

一种新型的超宽带板间垂直互连电路

随着集成电路密度的提高,板间互连结构成为不可忽视的一项重要技术。设计了一种基于HTCC工艺的新型超宽带板间互连电路,利用微波传输技术以及电磁仿真软件分析了信号的传输性能,表现了该结构的可行性。与BGA结构和毛纽扣结构进行仿真对比,表明其性能优于毛纽扣,且与BGA相当。优化后的互连电路在DC-30 GHz内信号的插入损耗小于0.35 dB,回波损耗优于15 dB,具有良好的传输性能。应用该互连电路的接收前端模块体积缩小40%。

基于毛纽扣垂直互连结构的高低温仿真分析

基于毛纽扣垂直互连结构的特点,利用仿真软件对该结构进行建模仿真,分析在高低温情况下产生的形变量。形变量导致了相对位移,从而产生对位偏差。基于形变量产生的对位偏差,对毛纽扣垂直互连结构进行射频仿真,分析对其射频传输性能的影响。通过影响、对比分析,完成了结构优化。最后试制了样件,对其结构进行了高低温验证。