芯片封装引线电性能的测试

随着集成电路的高速化、高集成化、高密度化封装的发展,封装引线的电性能对集成电路的影响越来越大,封装引线电性能的测试与控制也越显重要。

无引线封装的SOI高温压力传感器设计

为解决高温环境下的压力监测问题,对无引线封装压力传感器进行了研究。首先,对高温压力敏感芯片进行设计,使用绝缘体上硅(SOI)材料提高了敏感芯片的高温稳定性;使用Ti⁃Pt⁃Au复合电极提高了金属电极与硅引线之间欧姆接触的可靠性。使用导电银浆实现敏感芯片电极和基座引脚的电连接,使用玻璃浆料实现芯片与基座的耐高温封装。利用同步热分析仪对导电银浆和玻璃浆料进行了DSC⁃TG同步分析,并借助扫描电镜对其微观形貌进行对比观察,确定其最佳烧结工艺曲线。对封装后的压力传感器进行测试,结果表明:传感器在25~300℃范围内具备优异的性能,综合精度可达0.25%FS。

基于共晶焊技术的高温压力传感器无引线封装技术研究

针对MEMS高温压力传感器在高温特种环境下存在引线电学失效的不可靠性因素,制备了基于共晶焊技术的无引线封装SOI高温压阻式压力传感器。利用金锗合金焊料共晶焊接技术完成芯片与陶瓷基板的焊盘之间的连接。推力测试结果表明:其焊接强度最大值可达28.30 MPa,均值约为26.47 MPa。完成300℃环境下的老化后,其300℃高温环境下零点漂移为0.216%,时漂约为7.64μV/h。老化后常温静态压力测试线性度为0.126%,迟滞为0.136%,重复性为0.197%,均小于2‰,基本误差为0.433%。研究结果验证了金锗焊料共晶焊接制备无引线封装压力传感器的技术路线可行性。

压阻式压力传感器芯片悬空型无引线封装结构的设计与实验

传感器的无引线封装技术取消了传统的引线键合连接,因而在极端环境下,具有耐高温、抗冲击能力强等特点,有广阔的发展前景。但在常规无引线封装结构中,芯片与玻璃基座烧结固连,会受到高温热固耦合下的热应力影响,进而降低测量精度。针对这一问题,以压阻式压力传感器芯片作为封装对象,提出了一种芯片悬空型无引线封装结构,对其封装材料的选择进行了研究并对整体热应力分布及大小进行了仿真分析;通过实验探究了封装结构中金属电极-导电银浆-金属插针电学互连通道在高温环境下的电学稳定性和力学强度;对采用该封装结构的压力传感器样品进行了输出和温度性能测试。结果表明,该封装结构整体所受热应力显著低于常规结构;电学互连通道的接触电阻远小于芯片压敏电阻,高低温循环条件下其阻值变化小于14Ω;高低温冲击后其拉伸破坏拉力在1.2 N以上;传感器样品输出电压线性度良好,在25~225℃内最大热零点漂移小于0.01%FS/℃,最大热满量程输出漂移小于0.20%FS/℃,相比于常规无引线封装结构显著减小了传感器热零点漂移,验证了该封装结构的可行性,为解决常规无引线封装结构中芯片热应力自释放问题提供了一个新的研究思路。

无引线封装高温压力传感器

研究的压力敏感芯片利用单晶硅的压阻效应原理制成；采用绝缘层上硅（S01）材料取消了敏感电阻之间的pn结，有效减小了漏电，提高了传感器的稳定性；用多层复合电极替代传统的铝电极，并应用高掺杂点电极技术，提高了传感器使用温度。封装时，将硅敏感芯片的正面与硼硅玻璃进行对准气密静电键合；在硼硅玻璃的相应位置加工引线孔，将芯片电极和管壳管脚用烧结的方法实现电连接，形成无引线封装结构。采用无油封装方法，避免了含油封装中硅油耐温能力差的问题。对高温压力敏感芯体结构进行了热应力分析，并对无引线封装方法进行了研究。对研制的无引线封装高温压力传感器进行了性能测试。测试结果与设计相符，其中传感器的测量范围为0—0．7MPa，非线性优于0．2％FS，工作温度上限可达450cC。

面向引线框架封装的热阻建模与分析

针对通用的QFP48引线框架封装,首先探讨了封装中的热传输机制,给出了热阻的理论计算结果;接着利用Ansys Icepak软件建立起QFP48的有限元模型,热阻仿真结果较好地验证了热传输机制的理论分析;最后讨论了减小封装热阻、提高热可靠性的方法。结果表明:适当提高塑封材料的热传导率、增加PCB面积和施加一定风速的强迫对流均可降低QFP48封装的热阻,提高散热效果。

基于焊点形态的工艺参数对底部引线塑料封装器件焊点可靠性影响分析

选取焊盘长度、焊盘宽度、钢网厚度和间隙高度为四个关键因素,采用水平正交表L25(56)设计25种不同参数水平组合的底部引线塑料封装(bottom leaded plastic,BLP)器件焊点,建立25种焊点的形态预测模型和有限元分析模型;对热循环加载条件下BLP焊点进行非线性有限元分析,计算25种不同焊点形态的BLP焊点热疲劳寿命;基于热疲劳寿命计算结果进行极差分析。结果表明,四个因素对BLP焊点热疲劳寿命影响由大到小的顺序依次是焊盘宽度、焊盘长度、间隙高度和钢网厚度;可靠性最高的BLP焊点工艺参数水平组合为焊盘长度1.1 mm、焊盘宽度0.65 mm、钢网厚度0.15 mm和间隙高度0.09 mm。

适用于无引线封装的SOI压力敏感芯片总体结构

无引线封装技术能够将采用SOI技术的MEMS压力传感器的工作温度提高到300℃以上,解决传统充油封装无法耐受高温的问题,然而,无引线封装亦对SOI压力敏感芯片结构提出新的挑战。为应对此问题,该文提出适用于无引线封装的压力敏感芯片总体结构,主要研究压敏电阻掺杂浓度选择、重掺杂引线盘和金属点电极、键合玻璃结构、硅玻键合静电密封环等内容。通过大面积重掺杂的引线盘及金属点电极的设计解决硅-玻璃在电路器件层的静电键合问题。在键合玻璃上设计通孔,其位置对应金属点电极,解决电极厚度对键合的影响问题,同时实现欧姆接触。设计静电密封环结构,解决压力敏感膜片及测量电路的密封问题。最后,研制适用于无引线封装的SOI压力敏感芯片样片,证明该文压力敏感芯片总体结构有效。

高温压力传感器无引线封装研究

针对高温压力传感器有引线封装在恶劣环境下的弊端,本文对无引线封装进行研究。首先,对无引线封装结构进行设计,并明确了适用无引线封装的高温压力敏感芯片结构;其次,研究了耐高温低应力气密封装工艺、低应力黏片工艺、无引线电气互联工艺,并实现工艺兼容。最后,将该无引线封装结构应用于高温压力敏感芯片,评估无引线封装效果。经测试,无引线封装结构漏率为10E-8 Pa·L/s,工作温度达300℃。本文的研究将拓展高温压力传感器应用领域,提高传感器恶劣环境的适应性及可靠性。

方形扁平无引线QFN封装的研究及展望

方形扁平无引线(QFN)封装是方形扁平封装(QFP)和球栅阵列(BGA)封装相结合发展起来的先进封装形式,是SMT技术中产品体积进一步小型化的换代产品。讨论了QFN技术的改进及工艺自动化发展进程,指出其必将成为半导体器件高端主流封装形式之一。

黑瓷封装IC外引线镀锡后连锡短路的故障处理

分析了黑瓷封装IC外引线镀锡中出现的封装玻璃发白、表面粗糙、封装玻璃与外引线连锡造成外引线极间短路的原因 。

无引线封装的SOI压阻式压力传感器设计

在SOI晶圆材料的基础上,设计了压力敏感结构,提高了传感器的高温稳定性;采用敏感芯片背孔引线技术,将硅敏感芯片的正面和硼玻璃进行气密性阳极键合,通过在硼玻璃对应位置加工电极连接孔,实现芯片电极与外部管脚的电气连接,形成无引线封装结构;利用ANSYS软件对敏感芯片进行了力学仿真,对高温敏感芯体进行了热应力分析,完成了无引线封装结构的优化及制作。通过性能测试,该传感器测量范围为0~0.2 MPa,灵敏度为55.0 m V/MPa,非线性误差小于0.2%。

改造无引线插座CSP封装

无引线插座封装（LLP） LLP是一种“无引线插座封装”,这种封装的表面并无凸出的管脚,其焊盘不加掩蔽,并与封装底部对齐,因此可以令封装体积更为小巧。只要将连接管芯的无掩蔽焊盘焊接到电路板上,便可为芯片提供一条导热管道,让热能可以由封装传导至印刷电路板,确保封装可以发挥卓越的散热性能。

对VFO封装与常规WB封装的频率特性仿真比对

现代电子产品尤其是高性能存储器和通信设备对高效信号传递和低能耗需求迫切,要求封装技术在高频高速条件下展现卓越性能。垂直引线扇出(VFO)封装技术采用垂直金线连接芯片与底板,构建紧密的垂直互联体系,显著缩短信号传输路径,减少信号插入损耗和反射损耗,提高信号传输速度与质量,适应高频应用。通过仿真对比,研究揭示了VFO封装在高频操作中的性能优势。研究为筛选合适封装技术提供了可靠数据支撑,并为提升传统线接合(WB)封装在高频场合下的表现奠定了理论基础。

表贴式MMIC高密度封装外壳微波特性设计

基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,研制了一款32根引脚方形扁平无引线封装(CQFN)型微波外壳,外形尺寸仅为5mm×5mm×1.4mm。该外壳采用侧面挂孔的方式实现微波信号从基板底部到外壳内部带状线和键合区微带线的传输,底部增加了密集阵列接地过孔以消除高密度引脚间的耦合。对制作的外壳进行了微波性能测试,在C波段内的插入损耗小于0.5dB,驻波比小于1.3,隔离度大于30dB。该小型化表贴陶瓷外壳适用于C波段的微波单片集成电路(MMIC)的高品质气密封装,且便于批量化生产。

QFN封装元件组装工艺技术的研究

QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平无引线封装)是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴的表面贴装芯片封装技术。由于底部中央的大暴露焊盘被焊接到PCB的散热焊盘上,使得QFN具有极佳的电和热性能。QFN封装尺寸较小,有许多专门的焊接注意事项。本文介绍了QFN的特点、分类、工艺要点和返修。

CQFN封装结构的热疲劳寿命研究

基于陶瓷四边无引线(CQFN)封装结构,采用有限元仿真方法,针对实际外壳建立了三维有限元模型,对焊点在温度循环试验中的应力应变分布开展了研究,重点分析了印刷电路板(PCB)厚度、外壳尺寸大小、引出端形式和温度变动范围等对焊点的影响规律。采用Anand本构模型对铅锡焊点的粘塑性进行了表征,同时利用Coffin-Manson方程对CQFN封装结构在温度循环载荷作用下的热循环疲劳寿命进行了计算。研究表明,适当地增加PCB板厚度、合理地选取外壳外形尺寸及引出端的形式和尽量地降低温度变动范围,可以有效地提高焊点的热疲劳寿命。

面向TGV封装的纳米玻璃粉末回流工艺

基于玻璃通孔(TGV)技术的微电子机械系统(MEMS)封装可用于传感器无引线封装,研究了基于纳米玻璃粉末热回流工艺的新型TGV实现方法。采用球磨技术制备玻璃粉末,且通过研究干法和湿法球磨工艺,使粒径小于1μm的纳米玻璃粉末的分布占比之和达到95.6%。将纳米玻璃粉末填充到硅槽里,再经过高温回流后,获得TGV结构。回流的玻璃用于粘接硅片样品,粘接强度超过7 MPa。纳米玻璃粉末在1000℃真空条件下保温4 h,回流的玻璃能够有效填充带硅柱的大平面凹槽和高深宽比凹槽。该工艺为玻璃微加工和无引线封装提供了新思路。

QFN封装分层失效与湿-热仿真分析

采用湿度敏感度评价试验及湿-热仿真方法,分析了温湿度对于QFN封装分层失效的影响。通过C-SAM和SEM等观察发现,QFN存在多种分层形式,分层大多发生在封装内部材料的界面上,包括封装塑封材料和芯片之间的界面、塑封材料和框架之间的界面等。此外,在封装断面研磨的SEM图像上发现芯片粘结剂内部有空洞出现。利用有限元数值模拟的方法,对QFN封装的内部湿气扩散、回流过程中的热应力分布等进行了模拟,分析QFN分层失效的形成原因。结果表明,由于塑封器件材料、芯片、框架间CTE失配,器件在高温状态湿气扩散形成高气压条件下易产生分层。最后提出了改善QFN分层失效的措施。

东芝发布业界封装尺寸最小的手机用中功率天线开关

东芝公司开发出一款超小型天线开关—TG2217CTB。该产品适合于以GSM为中心的对应多个系统手机中安装的ASM(天线开关模块)的接收系统应用。其安装尺寸为1mm^2，厚度为0．38mm，号称世界最小无引线封装。与该公司以往产品相比，TG2217CTB超小型天线开关可在2．4V的较低电压下正常工作。