微波多芯片组件失效模式及质量保证研究

微波多芯片组件是空间应用必不可少的核心技术装备,其可靠性是目前研究的重点和热点。介绍了微波多芯片组件过电应力损伤、自激振荡引起的组件功能异常、氢效应导致工作电流和增益下降,以及银迁移引起绝缘电阻下降这4种主要的失效模式,对每一种失效模式的机理进行分析并提出针对性质量保证措施,例如:进行电源容限和功率过激励试验分析微波组件实际最大额定工作条件防止过电应力损伤、进行不同工作条件下的稳定性测试提前识别是否存在自激振荡风险、对管壳进行除氢处理并选用耐氢能力高的芯片降低氢效应风险、在设计阶段合理地布线并对生产过程进行控制避免银迁移的发生,旨在提高微波组件的可靠性。

多芯片组件技术

概述了微电子封装技术的发展历史和多芯片组件MCM)技术的发展过程,介绍了MCM技术的特点、基本类型及其特性、三维多芯片组件和MCM的应用,并分析预测了未来微电子封装的发展趋势。

多芯片组件(MCM)技术的发展及应用

简要介绍了多芯片组件(MCM)技术的概念、分类、发展现状、应用情况等。

多芯片组件技术的发展及应用

烽火通信科技股份摘要简要介绍了多芯片组件(MCM)技术的概念、分类、发展现状、应用情况等。MCM是现代组装技术的新概念,它的出现促进了SMT(表面贴装技术)与SMD(表面贴装元器件)的发展和革新,并将成为高密度、高性能、多功能封装的最佳选择。

LTCC微波多芯片组件中键合互连的微波特性

键合互连是实现微波多芯片组件电气互连的关键技术 ,键合互连的拱高、跨距和金丝根数对其微波特性具有很大的影响。本文采用商用三维电磁场软件HFSS和微波电路设计软件ADS对低温共烧陶瓷微波多芯片组件中键合互连的微波特性进行建模分析和仿真优化。

低温共烧陶瓷微波多芯片组件

低温共烧陶瓷 (LTCC)是实现小型化、高可靠微波多芯片组件 (MMCM)的一种理想的组装技术 .本文研究采用了一种三维LTCC微波传输结构 ,并采用叠层通孔实现垂直微波互连 .利用电磁场分析软件对三维微波传输结构和垂直微波互连方式进行了模拟和优化 ,并与试验样品的测试结果进行了对比 ,两者吻合较好 .介绍了单片微波集成电路芯片测试和微波多芯片组件键合互连方法 。

三维微波多芯片组件垂直微波互联技术

三维微波多芯片组件是新一代固态有源相控阵共形天线和智能蒙皮的核心部件。文章详细介绍了实现三维微波多芯片组件最关键的小型化、低插入损耗和高可靠的垂直微波互联技术,对采用毛纽扣结构的无焊接垂直微波互联和采用环氧树脂包封的垂直微波互联、微波传输结构进行了仿真和优化,研发出相应的制作工艺,实现了三维微波多芯片组件微小型化、大工作带宽、低插入损耗和高可靠垂直微波互联。

基于热叠加模型的叠层3D多芯片组件芯片热布局优化研究

叠层三维多芯片组件(3D Multi-Chip Module,MCM)芯片的位置布局直接影响其内部温度场分布,进而影响其可靠性.本文研究了叠层3D-MCM内芯片热布局优化问题,目标是降低芯片最高温度、平均芯片温度场.基于热叠加模型并结合热传导公式,选取芯片的温度作为评价指标,确定出用于3D-MCM热布局优化的适应度函数,采用遗传算法对芯片热布局进行优化,得出了最优芯片热布局方案,总结出了可用于指导叠层3D-MCM芯片热布局设计的热布局规则;采用有限元仿真方法,对所得的热布局优化结果进行验证,结果表明热布局优化结果与仿真实验结果一致,本文所提出的基于热叠加模型的MCM热布局优化算法可实现叠层3D-MCM芯片的热布局优化.

多芯片组件散热的三维有限元分析

基于有限元法的数值模拟技术是多芯片组件(Multichip Module)热设计的重要工具。采用有限元软件ANSYS建立了一种用于某种特殊场合的MCM的三维热模型,对空气自然对流情况下,MCM模型的温度分布和散热状况进行了模拟计算。并定量分析了空气强迫对流和热沉两种热增强手段对MCM模型温度分布和散热状况的影响。研究结果为MCM的热设计提供了重要的理论依据。

多芯片组件热分析技术研究

多芯片组件(MCM)是实现电子系统小型化的重要手段之一。由于封装密度大、功耗高,MCM内部热场对器件的性能和可靠性的影响日益严重。文章讨论了MCM内部热场影响器件可靠性的机理,比较了MCM热场计算的方法和特点,研究了有限元分析的方法和求解过程,进行了实际计算,并提出了几种有效的降低MCM结温的方法。

多芯片组件的热三维有限元模拟与分析

以ATMEL公司生产的MCM的内部结构、尺寸和材料为基础,在有限元分析软件ANSYS的环境下建立了该MCM的三维模型。对该MCM在典型工作模式下内部和封装表面温度场分布情况进行了模拟,并分析了该MCM工作时各部分散热比例情况和MCM各部分材料的热导率对内部温度的影响。MCM表面温度的模拟结果和用红外热像仪测得的结果基本一致,有限元模型和分析方法能够比较精确地反映MCM温度场分布。

有限元热分析法在大功率多芯片组件中的应用

在大功率多芯片组件 (MCM)中 ,功率芯片是其主要热源 ,它们对 MCM组件的温度分布具有决定性作用。运用有限元法 ,对多热源耦合条件下 MCM组件的温度场进行了模拟和分析。模拟结果与测量值基本一致 ,表明模拟正确反映了 MCM组件的温度情况。使用该方法能快速、简便地获得 MCM组件温度分布情况 ,可缩短热设计。

多芯片组件MCM的失效率预计研究

通过对多芯片组件(MCM)的结构、失效模式和机理的分析,提出了适合我国生产实际的MCM 失效率预计模型。采用加速寿命试验和点估计法获得了膜电阻的基本失效率λRT和布线与工艺基本失效率λC;并采用极限应力对比试验获得了层间系数πcp。

利用热阻网络拓朴关系对多芯片组件热分析技术的研究

与单芯片封装相比,对多芯片组件(MCM:Multi-Chip Module)进行热分析时,由于存在多个热源,各个热源之间相互影响,使得热分析变得比较复杂。现通过几种基本的MCM类型,利用一维热阻网络拓朴关系进行了热场的计算和分析,并与有限元仿真结果进行了对比,得到结点温度与有限元仿真结果误差相差不超过10%,说明了利用热阻网络拓朴分析技术可在某种程度上应用于3D MCM组件的热学分析技术中。

基于LTCC腔体结构的新型微波多芯片组件研究

传统的微波多芯片组件(MMCM)金属壳体气密封装存在需要增加重量、互连线和成本等缺点.采用低温共烧陶瓷(LTCC)腔体技术为MMCM研制提供了一种实现微波互连基板和封装外壳一体化的理想解决方案.本文采用微波分析软件对微波LTCC腔体及其过渡结构进行了仿真和优化,并与LTCC腔体试验样品的测试结果进行了对比,两者吻合较好.采用微波LTCC腔体技术研制成功一个X波段T/R组件接收支路.

多芯片组件互连的功耗分析

使用RLC传输线模型对多芯片组件的互连进行表征,通过对输入互连的电流及其等效电阻的近似,推导得出多芯片组件互连功耗的频域数学表达式,并给出了计算机仿真实验结果.最后验证了文中方法的有效性.

多芯片组件高速电路布局布线设计及信号传输特性仿真

以检测器电路为例,利用APD(AdvancedPackageDesigner)软件实现了电路的多芯片组件布局布线设计.结合信号在时域和频域的反射、延时和电磁干扰分析结果,对电路布局布线结构进行了反复调整.采用50MHz脉冲信号触发,噪声裕量增大了124 86mV;上、下过冲分别减小了180.61mV,465 36mV;传输延时、开关延时和信号建立时间分别缩短了0 407835ns,0 4188ns,0.35968ns,同时输入信号的相对延时不超过0 2ns,电磁干扰强度也减小了10%以上.仿真结果表明经调整和改进后的电路布局和布线设计可以满足信号传输的要求.

二维多芯片组件的分布矩阵热设计

基于矩阵的思想提出了一种在基板上排布主要功耗器件的矩阵方法——分布矩阵法(MD法)。分布矩阵法描述了利用有限元仿真法建立的,类似于多芯片组件芯片组的分布矩阵基本方法。以风冷散热为载体,利用Icepak热设计软件对分布矩阵的形状、尺寸以及芯片在矩阵中的分布位置进行了进一步的仿真验证。最后得出了一种适用于风冷散热方式、规则基板的分布矩阵,并给出了它相应的适用范围。

基于埋置式基板的三维多芯片组件的翘曲研究

采用粘塑性有限元焊球模型以及大形变理论研究了三维多芯片组件(3D-MCM)的翘曲形态特征及其成因,结果表明基板腔室的存在使埋置式基板形成了双弓形翘曲形态,焊球的粘塑性使组件在温度循环中出现了翘曲回滞现象.基板中心空腔能改变基板翘曲形态,有利于减小基板翘曲,并有利于提高倒扣焊器件的热机械可靠性.底充胶能够增强3D-MCM的互连强度,并且能够有效降低3D-MCM温度循环后的残留翘曲度.底充胶的热膨胀系数(CTE)过高可能引发3D-MCM新的失效模式.3D-MCM的云纹干涉实验结果与数值分析结果相符较好.

红外热像技术在微波多芯片组件中的应用

探讨了红外热像技术在微波多芯片组件 (MMCM )中的应用 ,重点描述了其中微波功率芯片、调制芯片和小信号微波放大器芯片组装和互连的热设计、过热点控制、故障诊断以及工艺改进等方面的问题。本文通过红外成像的分析 ,完成了对微波多芯片组件的热设计改进 ,并取得了明显的效果。