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。

焊点形态、受力分析及QFN焊盘结构设计

将QFN(Quad Flat No-Lead)封装器件通过表面贴装技术焊接到PCB(Printed Circuit Board)的过程中,熔化的焊点在器件与PCB间形成液桥。为了提高焊接的成功率,不仅要在PCB上设计合理的焊盘尺寸,还要了解液化焊点的形态及受力情况。利用毛细力学的理论,根据液态焊点的形态特征,建立焊点受力模型,在液态焊点体积恒定的条件下求解焊点的形态微分方程。根据液桥的形态特征参数和刚度特性曲线的变化,分析芯片的可焊接区间,并通过与Surface Evolver(SE)的仿真结果进行对比以证明方法的有效性。