基于信号/电源完整性的3D-SiP陶瓷封装设计

通过3D集成技术实现电子产品的小型化、高密度、高性能,已成为一条重要的技术途径。为了实现某型号数字信号处理系统的小型化,采用上下腔、3D叠层的气密性陶瓷封装结构,基于产品的信号/电源完整性对陶瓷封装进行了设计。运用Cadence Release16.3及SIwave5软件对其电性能进行了仿真分析,并根据仿真结果对封装设计进行优化,使封装的信号/电源完整性符合产品设计要求。最终研制生产的产品测试结果与仿真结果吻合,验证了封装电设计的合理性。

3D设计技术在SiP中的应用

SiP(System-in-Package)系统级封装技术是最新的微电子封装和系统集成技术,目前已成为电子技术发展的热点。SiP最鲜明的特点就是在封装中采用了3D(Three Dimensions)技术,通过3D技术,可以实现更高的系统集成度,在更小的面积内封装更多的芯片。从设计角度出发,介绍了应用在SiP中的3D设计技术,包括3D基板设计技术和3D组装设计技术,阐述了3D设计的具体思路和方法,可供工程师在设计3D SiP时参考。

系统模块(SiP)和三维封装(3D)在移动通讯中的应用(英文)

电子封装业界正遭受着前所未有的来自手机和其他移动通讯终端设备挑战。在这一领域里,IC封装的关键是尺寸微型化,缩减成本和市场时机。这一挑战的背后隐含着手机技术发展的两大趋势:系统模块化和日益增长的复杂性及功能。越来越多的功能正在被组合到手机上即PDA、MP3、照相机、互联网等等。功能的增加需要靠模块化来实现,而模块化又促进了更多功能的组合。同时,模块化使得移动通讯终端设备得以微型化、降低成本和缩短设计周期。业界越来越多地感受到整体射频模块和通讯模块解决方案的必要性。这些整体模块把手机设计师从电路设计的细节中解脱出来,从而能专著于高层的手机应用和系统的设计。为了满足上诉移动通讯产品的苛刻要求,大量的新兴电子封装技术和封装产品应运而生。最引人注目的例子在于对系统模块穴SiP雪和三维穴3D雪封装的重点资金和技术投入。这两项先进封装技术有着各自不同的特征和应用范围。总体介绍先进封装技术在移动通讯中的应用,重点讨论电子封装材料和工艺所面临的挑战和最新发展趋势。对移动通讯带来的新一轮集成化及其所产生的潜在供应链问题也做了适当的讨论。

一种宽带高隔离度2×4开关矩阵的3D模块设计

设计的开关矩阵3D模块采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)植球工艺将上下2层陶瓷基板进行互联,以此实现三维电路结构。在需要对多种元器件进行布局和复杂布线的情况下,采用多层陶瓷基板来构建系统级封装(System In Package,SIP),更易于实现开关矩阵的强大功能。该3D模块开关矩阵的体积为21 mm×16 mm×3.6 mm,采用3D SIP集成技术解决了宽带射频信号的垂直互联、高密度集成、通道隔离度等难题,实现了对宽带信号的开关切换,可以同时实现4个输出端口对2个输入激励的任意切换。与传统的开关矩阵相比,该模块具有体积小、重量轻以及成本低等优点,可以广泛用于功分网络及其他微波系统的一体化、小型化设计。

适用于数字T/R组件的小型化三维SiP收发变频模块设计

研究并实现了适用于数字T/R组件的2种小型化三维系统级封装(SiP)收发变频模块的设计。为了获得更高的隔离度与杂散指标,设计了2种SiP变频模块,分别实现Ku波段和S波段的一次变频功能,模块内部集成双向放大器、滤波器和混频器等。SiP变频模块采用三维垂直互联、板级堆叠工艺(POP)、LC滤波器等多种技术,每个模块的尺寸仅有14.2 mm×8.5 mm×3.8 mm。2种SiP模块组合使用可实现信号在Ku波段至125 MHz的2次收发变频功能,8.5 mm的宽度非常适用于数字T/R组件。同时给出了SiP模块化数字T/R组件的设计解决方案。

LTCC在SiP中的应用与发展

SiP是实现先进电子设备小型化、多功能化和高可靠性的有效途径。SiP的组装和封装载体是基板。LTCC通过采用更小的通孔直径、更细的线宽/线间距和更多的布线层数能实现SiP复杂系统大容量的布线。通过采用空腔结构可以优化系统元器件的组装,提高散热能力。利用埋置无源元件,可以减少SiP表贴元件的数量。利用3D-MCM和一体化封装可以进一步减少系统的面积和体积,缩短互连线。未来SiP的发展要求LTCC具有更好的散热能力、更高的基板制作精度和更多无源元件的集成。

3D-Si/LG5复合材料微观组织及热物理性能研究

采用压力浸渗技术制备Sip/LG5复合材料并对其进行高温扩散处理。组织观察表明:复合材料增强体形貌经过高温扩散处理后由不规则的尖角形状转变为三维网络结构(3D)。对3D-Si/LG5复合材料界面的研究表明,与高温扩散处理前复合材料的界面相比,三维网络结构3D-Si/LG5复合材料的界面更光滑,界面结合程度也更好。三维网络结构3D-Si/LG5复合材料界面处及基体合金内部有Si析出,基体合金中存在着孪晶;三维网络结构3D-Si/LG5复合材料的平均线膨胀系数与高温扩散处理前相比,降低了10.5%;增强体三维网络化减少界面及基体中大量细小弥散的Si析出,使得三维网络3D-Si/LG5复合材料的热导率变化不大。

3D集成技术在尖端领域的应用及其发展趋势

近年来,随着微电子系统不断向微小型化发展,3D集成技术的开发和应用倍受关注。3D技术通常使用硅通孔把RF前端、信号处理、存储、传感等功能垂直集成在一起,从而达到增强功能密度、缩小尺寸和提高可靠性的目的。3D集成微系统的集成度和效率比传统电子系统提高了上百倍。以片上系统和封装中系统两大主流3D技术为例,对其在当前微电子领域,特别是在卫星、航天等科技领域的发展现状和产品特性进行了介绍,并对该技术所面临的挑战和未来发展方向做了分析预测。

SiP协调设计与PI解析(4)

概述了SiP协调设计和PI解析:(1)3维安装的问题,(2)协调工程。

SiP协调设计和PI解析(3)

SiP协调设计和PI解析:(1)封装和热设计,(2)芯片的三维安装。

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中,解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺,设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板,在硅基板上、下表面电镀金属图形,并堆叠多层硅基晶圆,在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器,完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明,在8~12 GHz频带内,模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。

基于BGA互联的毫米波模块三维集成设计

设计了一种利用微波基板作为转接板的毫米波系统级封装(System in Package,SIP)模块。采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)作为射频信号层间垂直互联传输和隔离结构,实现了三维集成毫米波模块的低损耗垂直传输。对样件测试结果显示,在28~31GHz频率范围之间,其端口驻波小于1.5,增益大于30dB。该三维集成结构简单,射频传输性能良好,其体积仅为传统二维平面封装结构的20%,实现了模块的小型化,可广泛用于微波和毫米波电路与系统。

新型微电子封装技术

本论文综述了自二十世纪九十年代以来迅速发展的新型微电子封装技术,包括焊球阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SIP)等项技术。同时,叙述了微电子三级封装的概念。并对发展我国新型微电子封装技术提出了一些思索和建议。

数字信号处理微系统设计

随着整机单位对电路尺寸及国产化的要求越来越高,数字信号处理微系统的需求显得尤为迫切。数字信号处理微系统不仅要求做到物理空间的缩小,更要保证整体性能的提升以及应用的简单化。数字信号处理微系统可以从SoC功能芯片、高可靠陶瓷/塑封基板3D-SiP封装等多个方面实现。但由于其成本高、周期长等缺点,严重影响了数字信号处理微系统的快速发展。通过设计实例,介绍了一种通过成品电路二次封装的方法,既解决了成本及周期的问题,又实现了小型化的目标。

微电子封装的新进展领域及对SMT的新挑战

介绍了几种微电子新型封装材料,如LTCC、AIN、金刚石、AI-Sic和无铅焊接材料等,论述了正在发展中的新型先进封装技术,如WLP、3D和SIP等,并对封装新领域MEMS和MOEMS作了简介。最后,就这些新技术对SMT的新挑战作了些探讨。。

硅基异质集成技术发展趋势与进展

目前主流的异质集成技术有单片异质外延生长、外延层转移和小芯片微米级组装。硅基异质集成主要是指以硅材料为衬底集成异质材料(器件)所形成的集成电路技术。它首先在军用微电子研究中得到重视,并逐渐在民用领域扩展。硅基异质集成技术正处于芯片级集成向晶体管级集成的发展初期,已有关于晶体管级和亚晶体管级集成的报道。本文重点研究了单片三维集成电路(3D SoC)、太赫兹SiGe HBT器件、超高速光互连封装级系统(SiP)、单片集成电磁微系统等硅基异质集成技术前沿,展现了硅基异质集成技术的发展趋势,及其在军用和民用通信、智能传感技术发展中所具有的重要意义。

先进封装技术的发展与机遇

论文综述了自1990年代以来迅速发展的先进封装技术,包括球栅阵列封装(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SiP)等项新技术;同时,叙述了我国封装产业的状况和发展趋势;并对我国快速发展先进封装技术提出了一些思索和建议。

电子元器件封装技术发展趋势

晶圆级封装、多芯片封装、系统封装和三维叠层封装是近几年来迅速发展的新型封装方式,在推动更高性能、更低功耗、更低成本和更小形状因子的产品上,先进封装技术发挥着至关重要的作用。晶圆级芯片尺寸封装(WCSP)应用范围在不断扩展,无源器件、分立器件、RF和存储器的比例不断提高。随着芯片尺寸和引脚数目的增加,板级可靠性成为一大挑战。系统封装(SIP)已经开始集成MEMS器件、逻辑电路和特定应用电路。使用TSV的三维封装技术可以为MEMS器件与其他芯片的叠层提供解决方案。

频谱激电法的发展与展望

从频谱激电法的发展概况﹑仪器系统、数学模型、反演方法及应用等方面,介绍了频谱激电法的研究现状。介绍了频谱激电法目前常用的仪器系统:SIP-FUCHSII和V8,数据模型主要有:Cole-Cole、常相位角模型CPA、普通化的Cole-Cole模型和理论模型SNP。反演方法简要介绍了几种常用算法,反演算法也由一维、二维发展到三维。列举了频谱激电法近年来在矿产资源、水资源调查等多个领域的应用概况,展望了频谱激电法的发展方向:(1)同时考虑激电效应和电磁效应的三维电磁场正演计算技术是研究的前沿和热点;(2)频谱激电法对有机污染的探查成为未来应用研究的新领域。

基于TSV阵列传输的信道编码方案

提出了一种在硅通孔(Through Silicon Via,TSV)阵列传输中采用二维并行低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check,LDPC)码信道编码的编解码整体解决方案。该方案将待传输信息按大小为(m×l)的二进制二维信息比特分块,并进行并行LDPC信道编码,形成(m×n)的编码码块进行传输。接收端通过对接收码块,依次进行LDPC码并行软判决迭代译码恢复发送信息。从而实现TSV阵列条件下的高吞吐量、低编码时延、高可靠性的链路级传输编码解决方案。仿真结果表明该方案能够克服TSV阵列传输码间串扰、TSV缺陷等不良因素,获得传输性能的提升。