MEMS器件WLP封装温度特性的有限元模拟分析与实验

圆片级封装(WLP)技术是一种常用于微电子机械系统(MEMS)器件封装的有效方法。对于具有可动结构的MEMS器件来说,WLP的温度特性会对其性能和可靠性产生重要影响。通过对具有不同面阵列凸点分布形式的WLP封装结构进行有限元模拟,分析了封装过程中芯片有源面在温度载荷影响下的应力分布和变形情况,并通过实验对有限元模拟结果进行了修正。结果表明:对于具有3×3,6×6,9×9面阵列凸点分布形式的WLP封装结构来说,其芯片有源面变形的实际测试结果与修正后的模拟结果非常吻合,误差量分别为5.4%,4.1%和0.3%。

基于WLP-FDTD的带隙电源地平面噪声时域分析

针对带隙电源地平面的噪声传播问题,提出一种基于加权拉盖尔多项式-时域有限差分(WLP-FDTD)方法.该方法首先将带隙电源地平面分为2部分:一部分为完整电源地平面;另一部分为带隙结构.然后建立完整电源地平面的等效电路模型以及带隙的耦合电路模型.最后对等效电路建立电压电流方程,并采用WLP-FDTD算法求解.计算结果表明,提出的基于WLP-FDTD的电源地平面噪声时域分析方法,相比于传统FDTD方法,在精度不变的同时计算效率显著提高,适合精确快速分析高速电路的电源完整性.

利用WLPS系统净化污水技术研究与示范

河北省元氏县农业水资源严重不足,县城污水年排放量335万m3,按《农田灌溉水质标准》属超标水质。利用WLPS系统处理,水质净化效果显著。对污灌后的农产品品质以及土壤环境质量进行了监测和预测评价分析。

微连接技术在3D-WLP中可靠性的研究现状

为了研究新型技术对微连接可靠性的影响,阐述了微连接技术在倒装焊、热压力焊、硅通孔技术中的应用情况。对微连接技术在晶圆级封装(3D-WLP)中影响其可靠性的常见问题及主要因素进行了综述。分析表明,在常见的Sn基无铅焊料与Cu基板的反应过程中,金属间化合物层主要由Cu6Sn5和少量Cu3Sn组成。柯肯达尔孔洞、电迁移、金属间化合物的机械性能、锡须及尺寸效应是影响微连接可靠性的常见问题。在此基础上,归纳并探讨了焊料成分、微量合金、稀土元素、镀层及粉末精度等影响微连接可靠性主要因素的研究情况和发展趋势。

晶圆级封装(WLP)可靠性标准及试验方法综述

随着晶圆级封装的广泛应用,其可靠性也受到越来越多的重视。首先,介绍了典型晶圆级封装结构,并针对该结构介绍了常见的晶圆级封装失效问题,包括芯片碎裂、再布线分层和凸点剪切力试验异常等;然后,介绍了目前国内外晶圆级封装标准的现状,指出目前仅有部分标准涉及晶圆级封装,缺少针对性标准;最后,通过对国内外军民领域考核标准的分析,给出了典型的晶圆级封装考核方法,对今后晶圆级封装的可靠性考核方法的制定及可靠性提升具有一定的指导作用。

晶圆级树脂基低成本W波段封装天线微系统

面向W波段探测与通信系统的小型化、低成本应用需求,本文采用晶圆级树脂基扇出型封装工艺,通过对有源封装天线集成架构、互连传输结构和天线阵列进行设计与仿真,设计了一款工作频率为94 GHz的封装天线微系统。该封装天线微系统集成了4×4磁电偶极子阵列天线和16通道幅相多功能射频芯片。通过Ansys HFSS全波仿真,系统波束扫描范围在E面≥±30°,H面≥±40°,在7.1 mm×8.3 mm×1.2 mm封装尺寸内实现了封装天线等效全向辐射功率≥39.1 dBm。该封装天线微系统具备规模扩展能力,可广泛应用于探测、通信以及安检等领域。

基于WLP-FDTD方法的传输线瞬态分析与计算

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法(WLP-FDTD)对高速电路中非均匀传输线进行瞬态分析和计算.根据传输线等效电路模型的电报方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,并利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的解.与传统的时域有限差分方法(FDTD)相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在对传输线离散段数较多时,具有较高的计算速率.仿真结果表明在传输线的分析中采用WLPFDTD比FDTD的效率更高,最后开发了基于WLP-FDTD多根传输线的仿真软件.

SAW滤波器WLP封装中腔体抗模压塌陷研究

通过对声表面波滤波器晶圆级封装结构的探讨,针对在模组封装时器件塌陷成因进行了有限元仿真模型研究,模拟了不同模压量对器件中腔体最大的塌陷量位置。经过实验验证,提出了一种新的金属加强结构,在3 MPa较高模压量时塌陷量几乎为0,解决了声表面波滤波器晶圆级封装芯片灌封压力导致的塌陷问题,降低了器件及模组失效风险,是一种声表面波滤波器晶圆级封装的新技术。

一种基于WLP封装的声表面波滤波器

以41°Y-X切型铌酸锂作为基底材料,选择双T型阻抗元结构,采用晶圆级封装(WLP)技术,制作了一款相对带宽5.8%,最小插入损耗为-2.8 dB,体积为1.1 mm×0.9 mm×0.5 mm的小型化WLP封装声表面波滤波器。并研制了专用探卡,对封装后晶圆完成在线测试。测试结果表明,探卡测试结果与装配到实际电路的测试结果进行对比,两者吻合较好,解决了WLP封装声表面波滤波器测试难题。

C波段WLP薄膜体声波滤波器的研制

该文研制了一种晶圆级封装(WLP)的C波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计,并使用HFSS对电磁封装模型进行优化,再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计,得到阶梯型结构的FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器芯片,同时利用覆膜工艺对FBAR裸芯片进行覆膜和电镀等WLP工艺,得到WLP的FBAR器件。测试结果表明,滤波器的中心频率为6.09 GHz,中心插损为2.92 dB,通带插损为3.4 dB,带宽为112 MHz,带外抑制大于40 dB。

基于WLP-FDTD的电源地网络时域快速分析方法

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法(WLP-FDTD)求解电源配送网络中电源地平面的瞬态响应过程。将电源地平面等效为二维电路模型,计算该模型在时域中的方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的求解。与传统的时域有限差分方法(FDTD)相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在计算电源地平面剖分网格数较多时,具有较高的计算速率。仿真结果表明在电源地平面的分析中采用二维WLP-FDTD比FDTD的效率更高。

一种新型FC和WLP的柔性凸点技术

FC(倒装片)和WLP(圆片级封装)均要在圆片上制作各类凸点,它们与基板焊接互连后,由于各材料间的热失配可能造成凸点——基板间互连失效,从而影响了器件的可靠性和使用寿命。解决这一问题的通常做法是对芯片凸点与基板间进行下填充。本文介绍的柔性凸点技术是在焊球下面增加一层具有弹性的柔性材料,当器件工作产生热失配时,由于柔性材料的自由伸缩,将大大减小以至消除各材料间的失配应力,使芯片凸点与基板下即使不加下填充,也能达到器件稳定、长期、可靠地工作的目的。

超细凸点节距WLP制备关键工艺技术研究

通过优化结构设计,改善厚胶光刻工艺条件,采用凸点真空回流等举措,解决了制备超细节距圆片级封装(WLP)工艺中遇到的技术难题,提升了WLP的工艺技术水平;并将具有更优性能的BCB材料应用于WLP的介质层,成功制备出凸点节距为90μm和280μm的样品。研制的样品已通过相关测试和考核。

一种基于WLP-MDCT混合音频编码算法

介绍了一种卷曲线性预测(WarpedLinearPrediction,WLP)与改进型离散余弦变换(ModifiedDiscreteCosineTransform,MDCT)混合音频编码的算法。WLP技术用来构造一对前滤波器和后滤波器,其中前滤波器用来降低MDCT编码过程中前回声的产生,后滤波器可以对量化噪声进行整形,从而进一步提高重建音频的主观听觉质量。实验结果表明该算法确实有效可行。

28nm WLP封装中PBO结构对CPI可靠性的影响

基于28 nm晶圆级封装(WLP)工艺,研究了聚苯撑苯并噁唑(PBO)对芯片-封装交互(CPI)可靠性的影响,分析了PBO堆叠关系和边缘位置的选择对CPI可靠性的影响。仿真实测结果表明,堆叠关系和边缘位置的变化对CPI可靠性有较显著的影响,两种因素的失效机理不同。利用TCAD工具能够有效预测结构变更对CPI可靠性的影响,从而优化结构设计,提升WLP封装的CPI可靠性。

高可靠先进微系统封装技术综述

在人工智能、航空航天、国防武器装备电子系统小型化、模块化、智能化需求驱动下,系统级封装设计及关键工艺技术取得了革命性突破。新型的系统封装方法可把不同功能器件集成在一起,并实现了相互间高速通讯功能。封装工艺与晶圆制造工艺的全面融合,使封装可靠性、封装效率得到极大的提升,封装寄生效应得到有效抑制。文章概述了微系统封装结构及类型,阐述了高可靠晶圆级芯片封装(WLP)、倒装焊封装(BGA)、系统级封装(SIP)、三维叠层封装、TSV通孔结构的实现原理、关键工艺技术及发展趋势。

一种基于GaAs和FO-WLP工艺的异质异构集成PDK

异质异构集成技术是实现电子系统向微型化、高性能、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定微电子系统领域未来发展的一项核心技术。为进一步推进异质异构集成技术研究,通过研究异质异构集成PDK的开发难点和开发方法,提出一种基于GaAs和FO-WLP工艺的异质异构集成PDK。该PDK对异质异构集成技术文件、器件模型、Pcell和物理验证文件进行创新并提供了支持,实现了在ADS平台上设计GaAs芯片封装电路,并通过ADS平台物理验证工具验证版图和原理图的准确性。

晶圆级封装微凸点脱落失效分析

随着晶圆级封装的技术发展,其可靠性倍受关注,微凸点的制备作为晶圆级封装实现高密度引出端的关键技术,其制备过程及可靠性至关重要,明确微凸点相关失效的原因对于提升微凸点的可靠性十分关键。针对晶圆级微凸点的拉脱异常失效进行了分析,采用SEM和FIB等分析手段,确定凸点拉脱强度由不足是UBM金属层失效所致,针对UBM失效的根本原因进行了分析,确定存放环境中的水汽对UBM种子金属的侵蚀情况,明确了失效机理,并提出了相关的改进措施,对于提高晶圆级封装微凸点制备的可靠性具备一定的指导作用。

再布线圆片级封装板级跌落可靠性研究

再布线圆片级封装通过对芯片焊区的重新构造以及无源元件的集成可以进一步提升封装密度、降低封装成本。再布线圆片级封装器件广泛应用于便携式设备中,在实际的装载、运输和使用过程中抗冲击可靠性受到高度重视。按照JEDEC标准对再布线圆片级封装样品进行了板级跌落试验,首先分析了器件在基板上不同组装点位的可靠性差异;然后依次探讨了不同节距和焊球尺寸、再布线结构对器件可靠性的影响;最后,对失效样品进行剖面制样,采用数字光学显微进行形貌表征。在此基础上,结合有限元分析对再布线结构和铜凸块结构的圆片级封装的可靠性和失效机理进行深入地阐释。

再布线圆片级封装的温度循环可靠性研究

圆片级封装再布线层结构改变焊盘布局从而提升器件I/O密度和集成度,在移动电子产品中得到广泛应用,其热机械可靠性备受关注。按照JEDEC标准对含RDL结构的WLP器件进行了温度循环试验,研究了WLP器件结构对可靠性的影响。结果表明,随样品节距减小,器件的可靠性降低;相同节距时,焊球直径越小可靠性越低。通过失效分析发现了3种与互连结构有关的失效模式,其中一种与RDL结构直接相关,且对大节距的WLP器件可靠性产生了较大影响。结合有限元模拟,对再布线结构圆片级封装的失效机理进行了深入地分析。