高速光接收组件同轴结构封装关键技术研究

在接入网中,低成本、小尺寸的同轴结构封装10 Gb/s光接收组件起着非常重要的作用。在微波频段,封装器件引入的寄生参数已经成为制约其高频特性的主要因素之一。基于传输线理论,建立了包含芯片、金丝、管座的小信号等效电路模型。等效电路元件与实际封装器件有对应的关系。组件高频特性随元件参数值变化而变化。仿真结果表明金丝对其高频特性影响很严重。为了减小金丝电感,提出一种优化方案。并结合实际工艺条件,制作了样品,实验结果表明该样品的传输速率达到10 Gb/s,满足10 Gb/s光网络传输的要求。

结构封装式光纤Bragg光栅温度补偿研究

光纤Bragg光栅的中心反射波长λB会随温度的变化而漂移,影响其在波分复用及压力测量等方面的应用.本文通过对石英和有机玻璃两种热膨胀系数不同的材料进行合理的结构设计,提出了一种无源温度补偿装置,探讨了施加预应力对光纤Bragg光栅补偿效果的影响,并对单面封装和双面封装的补偿效果进行了对比研究.该装置在-19℃～60℃的温度范围内,中心反射波长仅漂移0.035nm,温度稳定性大约提高了20倍.

基于光纤光栅毛细钢管电镀封装结构的温度传感特性研究

采用毛细钢管对布拉格光纤光栅(FBG)封装有保护和温度增敏的效果。FBG和毛细钢管之间一般采用环氧胶连接,这会影响传感器的灵敏性和可靠性。为此,提出了一种基于磁控溅射和电镀相结合的毛细钢管封装工艺。首先在裸FBG上磁控溅射镍金属导电层,然后用电镀工艺将光纤和毛细钢管的两端固定连接。电镀连接层表面光滑,没有明显缺陷。相较于胶粘封装,使用电镀封装的FBG温度传感器在25~95℃的温度范围内具有优异的线性度。封装结构的温度传感灵敏度是裸FBG的2.63倍。结果表明,毛细钢管电镀封装结构不仅可以提高温度传感灵敏度,还能在高温下具有稳定的传感性能。

高速SiC-MOSFET叠层封装结构设计及性能评估

作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场仿真研究,揭示了脉冲形成过程中封装多介质界面电磁场分布规律,明确了封装结构电磁薄弱环节,为进一步绝缘优化提供指导。搭建双脉冲测试平台,对研制的SiC-MOSFET叠层封装开关与同芯片商用TO-263-7封装开关的动态性能进行测试。结果表明,大电流工况下,所提封装电流开通速度提升48%,关断速度提升50%,开通损耗降低54.6%,关断损耗降低62.8%,实验结果验证了所提叠层封装结构对开关动态性能的改善。

功率器件封装结构热设计综述

半导体技术的进步使得芯片的尺寸得以不断缩小,倒逼着封装技术的发展和进步,也由此产生了各种各样的封装形式。当前功率器件的设计和发展具有低电感、高散热和高绝缘能力的属性特征,器件封装上呈现出模块化、多功能化和体积紧凑化的发展趋势。为实现封装器件低电感设计,器件封装结构更加紧凑,而芯片电压等级和封装模块的功率密度持续提高,给封装绝缘和器件散热带来挑战。在有限的封装空间内,如何把芯片的耗散热及时高效地释放到外界环境中以降低芯片结温及器件内部各封装材料的工作温度,已成为当前功率器件封装设计阶段需要考虑的重要问题之一。该文聚焦于功率器件封装结构的散热方面,针对功率半导体器件在散热路径方面的结构设计进行归纳总结。通过对国内外功率器件封装结构设计的综述,梳理功率器件封装结构设计过程中在散热方面的考虑及封装散热特点,并根据功率器件散热特点对功率器件封装结构类型进行分类。最后,基于降低封装结构散热热阻、提高器件散热能力的目的,从高导热封装材料和连接工艺、芯片面接触连接、增加散热路径以及缩短散热路程4个方面对功率器件封装结构设计在散热方面未来的发展趋势进行展望。

带偏心轮夹紧装置PEMFC封装结构设计与性能研究

针对传统质子交换膜燃料电池(PEMFC)螺栓封装结构容易出现的局部应力集中的问题,设计出一种带有偏心轮夹紧装置的封装结构,并建立相应三维模型;对新型封装结构和传统螺栓封装结构进行等效应力和变形量的仿真分析;计算得出两种封装结构下的界面接触电阻值以及功率密度曲线。结果表明:相比传统螺栓封装结构,带有偏心轮夹紧装置的封装结构可以改善螺栓及端板上应力集中的问题,降低界面电阻,提高电池性能。本研究不仅为传统PEMFC螺栓封装结构的优化提供了一种可行的方案,而且对于燃料电池封装领域的研究具有重要意义。

一种基于倒装芯片的超宽带BGA封装差分传输结构

随着高速数字电路和射频微波电路对时钟频率和带宽的要求越来越高,差分传输结构因其优良的噪声抑制和抗干扰性能而受到越来越多的重视。提出了一种基于倒装芯片的超宽带球栅阵列(BGA)封装差分传输结构。整体传输结构包括采用陶瓷材料制作的倒装芯片用基板、BGA封装焊球和印制电路板(PCB)。主要分析了差分垂直传输结构的尺寸参数对阻抗和截止频率的影响,并利用阶梯过孔减小阻抗不连续性。整体结构的传输性能通过矢量网络分析仪测试的散射参数来表征。测试与仿真结果具有较好的一致性,在DC~60 GHz频段,差分传输结构的回波损耗≤-15 dB,插入损耗优于-1 dB,为超宽带倒装芯片的封装设计提供参考。

封装结构对催化剂起燃性能的影响

对现有柴油机氧化型催化转化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)进气导流结构进行优化,通过测试两种结构DOC老化前后的HC起燃性能,对起燃、老化过程及影响因素进行研究。结果表明:增加前整流板可以有效提高载体的内部温度以及流场的均匀性,最高流速从11.3m/s降低到10.6m/s,速度均匀性系数从0.947提升到0.961。柴油机颗粒捕捉器(Diesel Particulate Filter,DPF)再生时,DOC内部存在完全起燃、不完全起燃、无法起燃三种状态,随着HC喷射量的变化,三种状态互相转变,通过优化HC最大油量限制,能够防止HC泄露过大或者区域温度过高。封装结构导致的局部空速过大、催化剂老化后性能不足是催化剂老化后不起燃的主要原因,设计开发时结合流场仿真结果优化流场分布或选择合适的DPF传感器位置,可以改善再生效率,提高DOC的耐久性。

三维雕刻法制备定向结构Si_(3)N_(4)/Al电子封装基片研究

本文以三维雕刻法和铝合金穿孔熔渗工艺制备了定向结构Si_(3)N_(4)/Al电子封装基片,研究了不同定向孔直径对基片轴向导热系数和径向热膨胀系数的影响.微观形貌分析表明Si_(3)N_(4)陶瓷的烧结是主要包括聚团颗粒之间形成粘结和聚团颗粒内部生成β-Si_(3)N_(4)的过程,聚团颗粒尺寸是影响Si_(3)N_(4)陶瓷性能的主要因素.轴向热导率随着气孔尺寸增加呈增加趋势;气孔尺寸为0.8 mm时,Si_(3)N_(4)/Al电子封装基片导热系数随着温度增加呈减小趋势,最高达到107.1 W·m^(-1)·k^(-1),径向热膨胀系数变化不大.

LED封装结构对出光率的影响

出光率是影响LED发光效率的重要因素之一,优化LED出光率可以提高LED的器件发光效率。文章利用TracePro软件模拟分析了封装结构对LED出光率的影响,分析结果表明:封装腔体的形状与出光率关系不大,而封装腔体的张角、封装腔体顶面的凹凸性与出光率有较大关系,另外出光率还与腔体的高度、封装腔体的反射率、腔体的母线均相关。总之LED封装结构会影响LED出光率,在进行LED封装时,要选择合适的封装结构才能获得较高的LED出光率。

大功率白光LED封装结构和封装基板

随着LED在照明领域的不断发展,功率和亮度不断提高,尤其是大功率白光LED的出现,热问题成为制约LED进一步发展的关键问题。介绍了大功率白光LED引脚式封装、表面贴装式(SMT)、板上芯片直装式(COB)和系统封装式(SiP)封装结构和金属、金属基复合以及陶瓷封装材料。重点阐述了金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属基复合材料板以及陶瓷基板(如厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板)等应用于大功率白光LED的封装基板,对各个基板的特点和散热能力进行了分析和对比。最后对大功率白光LED封装结构和封装基板的发展趋势进行了展望。

板上芯片集成封装的发光二极管结构设计

根据板上芯片(COB)集成封装的结构特点,同时考虑反光杯结构和荧光粉涂敷方式,分析了影响COB封装的发光二极管(LED)发光性能的主要因素。针对反光杯结构的关键要素:反光杯形状、反光杯深度、反光杯角度,优化设计了LED光学结构。通过改变TracePro软件中反光杯的相关参数,模拟了不同LED的光强分布及发光效率,探讨了提高COB封装的白光LED发光效能的途径。最后,在4mA和12mA电流下进行了传统荧光粉涂敷方式及荧光粉远离芯片涂敷方式的对照实验。仿真及实验结果表明:采用圆锥形反光杯,反光杯深度在一定范围内略大,且反光杯角度设为30°时,LED发光性能较为优异。与传统封装方法相比,采用荧光粉远离芯片的封装方法可使发光效率提高5%左右。得到的结果对LED封装制造过程有指导意义。

车用催化转化器封装结构对其内部流动的影响

采用计算流体力学的方法 ,针对一典型催化转化器 ,研究了催化转化器封装几何结构对其内部流动特性的影响 ,分析了催化器扩压器的扩压角、收缩管的收缩角和载体的安装位置对催化器流动特性的影响 。

同一PCB板上不同封装结构的热应力分析

基于ABAQUS有限元分析软件,对同一PCB板上QFP和PBGA两种不同封装结构,在温度循环载荷下的应力场进行了研究,并对不同封装结构的性能进行了比较分析。结果表明:在温度循环载荷下,无论何种封装组件,越靠近PCB板的边缘,器件的应力值越大;在同等条件下,PBGA封装器件的应力值高于QFP封装器件;以同类封装器件中最大应力值的10%为临界点,封装器件中应力值比最大应力值小10%以上的为非薄弱元器件,其余均定义为薄弱元器件。根据该定义,对前述5组QFP和PBGA封装器件,除位于PCB板中间位置的外,其余各组封装器件均为薄弱元器件。

分布反馈光纤激光水听器封装结构的设计

针对分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时频响曲线起伏较大的问题,设计了一种开孔套管式封装结构。通过对DFB激光器的封装,使其张紧后被聚氨酯固定于开孔套筒的中心轴线上,利用开孔套管的保护作用以及施加于光纤激光器两端的拉力来抑制水声探测过程中频响曲线的起伏。基于有限元软件ANSYS对封装结构的动态特性进行了数值仿真计算,然后加工制作了开孔套管结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品,并利用振动液柱法进行了测试。试验结果显示,DFB光纤激光水听器在20～800Hz的声压灵敏度达到-131dB左右,灵敏度起伏不高于±1.5dB,表明通过该封装结构的保护及聚氨酯的张紧作用,有效抑制了频响曲线的起伏,改善了DFB光纤激光水听器的水声探测性能。

电力电子集成模块的封装结构与互连方式的研究现状

分析了传统大功率电力电子器件普遍采用的封装结构和互连方式存在的问题,对目前电力电子集成模块的集成与封装技术进行了分类和比较,介绍了各种新型封装结构与互连方式的原理、结构和设计方法。

用于MEMS矢量水听器流激噪声抑制的“三明治”式封装结构设计与性能测试

MEMS仿生矢量水听器应用于水下环境,必须解决透声,绝缘,流激噪声抑制等问题.为此,提出"三明治"式封装结构.完成了"三明治"式封装结构设计计算与试制测试;并通过典型使用环境试验验证该封装结构的流激噪声抑制能力.试验结果表明:该封装结构在几乎不损失灵敏度和矢量性的前提下,比前期的封装结构在抑制流激噪声能力方面提高20dB以上.

多层封装结构中的电阻计算

本文介绍了一种结合矩量法的边界元分析法，用于计算多层封装结构中，具有任意边界形状的均匀导体平面上各接触点之间的等效电阻网络。

生活水箱内相变材料封装结构改进及熔化性能研究

针对生活水箱内封装相变材料现有强化换热方法(如添加翅片或膨胀石墨)会导致蓄能密度降低与石墨沉降等问题,提出在不添加外物的基础上,对当前水箱中应用最为广泛的圆柱型封装结构进行优化改进,通过减小其底面/顶面半径比形成侧壁面倾斜的倒圆锥型结构,使得固态相变材料在重力作用下自然沉降时可充分与面积占比较大的侧壁面发生接触熔化,从而实现相变材料熔化性能的提高.为探究倒圆锥型封装相变材料熔化性能,建立相应熔化传热模型,并通过可视化实验进行验证.在该模型的基础上,对倒圆锥型和圆柱型结构封装相变材料的熔化性能进行了对比和分析.结果显示在相同体积(1.74e-04 m3)和高度(0.055 m)下,倒圆锥型结构封装相变材料完全熔化时间为2520 s,与圆柱型结构相比缩短了690 s,熔化性能提高了21.5%.倒圆锥型结构封装相变材料熔化过程中,除接触熔化外液态相变材料的自然对流也对熔化性能有显著影响,且侧壁处形成的Rayleigh-Bernard环流会削弱相变材料接触熔化性能.此外,发现在自然对流与接触熔化共同作用下,正圆锥型结构封装相变材料熔化性能与倒圆锥型结构相比更强,提高了16.7%.在实际应用中可将正圆锥与倒圆锥型封装结构结合使用,在有效利用空间的基础上实现蓄热量和蓄热效率的同时提高.

IGCT晶片的封装结构设计

IGCT的晶片结构不同于普通的晶闸管及二极管,因此其封装结构需要独特的设计,包括用于绝缘并传递压力的绝缘件、用于施加压力并保持压力稳定的弹性件以及用于组装并与外接口的管座等。这种独特的封装结构设计经过验证及考核,有效提升了IGCT性能,满足其应用要求。