一种20GHz四通道差分传输CQFN外壳

基于高温共烧陶瓷(HTCC)技术,设计了一款适用于四通道差分信号并行传输的高密度陶瓷四边无引线扁平(CQFN)外壳。差分传输的垂直结构采用侧面城堡结构和金属化过孔相结合的设计,该结构可以在保证差分信号传输质量的同时,兼顾外壳的板级安装可靠性,同时在该结构基础上对金属化过孔直径以及多通道并行结构进行仿真和优化。测试结果表明,在DC~20 GHz频段,该CQFN外壳的单通道差分传输结构的回波损耗≤-10.00 dB,插入损耗优于-1.50 dB,验证了该外壳可以有效地保证信号的完整性。利用实测数据进行信号传输验证,结果表明四通道差分传输结构可支持20 GHz信号传输。

50GHz金锡封口CQFN外壳的研究及应用

随着芯片工作频率的升高,高频封装的需求日益增加。为满足高频单片微波集成电路(MMIC)封装需求,研究并设计了50GHz金锡封口陶瓷四边扁平无引线(CQFN)外壳。金锡封口的优点在于气密性,但频率更高时,封口环引入的焊盘阻抗失配、腔体谐振问题也更加明显。通过优化高频信号焊盘外围匹配结构,使其兼顾屏蔽特性、阻抗匹配及可靠性。同时优化盖板结构,消除了带内腔体谐振。为了评估外壳性能,设计了“印制电路板(PCB)+CQFN外壳+50Ω微带线”一体化结构,该结构在DC~53GHz频带内的实测结果为:回波损耗S_(11)<-13.4dB,插入损耗S_(21)>-1.5dB。完成芯片封装并实测,芯片封装前后带内外性能基本一致。

一种Ka频段0.50 mm节距CQFN陶瓷外壳的实现

该文提出一种可达Ka频段的0.50 mm节距CQFN陶瓷外壳,外壳射频端口采用共面波导形式,射频信号通过侧面空心孔垂直传输。通过仿真优化传输结构达到阻抗匹配,通过优化地孔排布抑制谐振,通过板级联合仿真,优化外壳整体布局结构,最终将外壳应用频率提高到Ka频段。经板级实测,双端口插损在1.5 dB以内,同时该外壳也通过了可靠性验证。因此本外壳具有优异的高频特性和可靠性,可广泛应用于高频封装领域。

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。

毫米波CQFN外壳地孔设计与优化

基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,介绍了一款封装尺寸为7 mm×7 mm×1.2 mm的四侧无引线扁平陶瓷(CQFN)型外壳,以满足毫米波微波器件封装的小型化需求。就如何解决陶瓷外壳高频信号传输时电磁泄漏问题,利用仿真软件分别从信号传输的不同方向对屏蔽地孔作了设计与优化。通过仿真对比,对不同区域的地孔与电磁信号的屏蔽关系进行了论述和总结。结果显示,外壳传输端口可覆盖0.1 GHz~40 GHz的宽频率范围,其插入损耗≤0.65 dB,电压驻波比≤1.50。

有关QFN72和CQFN72的热阻计算

文章介绍了QFN72和CQFN72结到外壳的等效热路分析及结到外壳热阻θJC的简化计算方法,结果表明原设计下CQFN72的热阻约为1.25 K·W-1,几乎是QFN72的一倍。优化CQFN热设计的主要途径是适当减薄陶瓷基板厚度、在陶瓷基板中嵌入钨柱阵列、芯片减薄和采用金基焊料焊接等。从CQFN热设计考虑,不应在主散热区热沉下采用4J29或4J42焊接垫片,否则会使热阻θJC增大10%以上。

高密度高可靠CQFN封装设计

文中阐述了高速、高性能集成电路所需高密度、高可靠的表面贴装型陶瓷封装,讨论了多层高温共烧陶瓷工艺如何设计与塑料封装QFN完全兼容。结合0.50 mm节距CQFN72外壳设计,就如何解决CQFN封装的散热、高频电性能、薄型封装的气密性和结构强度,以及封装电路的二次组装中助焊剂清洗不彻底、焊接层/焊点有空洞和桥连短路、焊点难检查和返工困难等问题进行了论述,为高密度、高性能、高可靠封装提供了新的封装结构和技术途径。

大尺寸CQFN封装板级组装可靠性研究

CQFN封装具有可靠性高、性能优、重量轻等优点,日益受到高可靠器件应用的青睐。随着芯片尺寸不断增大,基于大尺寸CQFN外壳的封装形式越来越多被采用。该文通过对外壳尺寸为10 mm×10 mm的CQFN封装电路板级组装进行仿真分析和实验验证,探究了大尺寸CQFN外壳封装器件板级组装可靠性的薄弱点和影响因素,验证了其可靠性水平,为指导解决基于大尺寸CQFN外壳封装器件板级组装可靠性问题提供了参考。

小节距高可靠CQFN型陶瓷封装外壳工艺技术

介绍了小节距高可靠CQFN型陶瓷封装外壳产品结构设计和关键工艺技术研究内容。就设计的新颖性和如何解决0.50 mm小节距陶瓷外壳产品的冲孔、注浆、0.10 mm细线条金属化印刷、焊盘凸台钎焊、电镀等工艺技术问题进行了阐述,指出了今后努力的方向,为集成电路、高速高频器件封装具有更优电性能、可靠性、封装密度开辟了新的途径。

CQFN封装可靠性研究

介绍了CQFN封装结构特点,指出了CQFN制造加工中热沉和外焊盘设计和加工是关键因素,需要进行特别的过程控制,并对加工中存在的热沉底部与陶瓷底面共面性控制、外焊盘电连接方式不同引起的相关可靠性问题进行了说明。对CQFN封装器件在板级组装过程中存在的热应力、桥连等可靠性问题进行了分析,指出了CQFN外壳组装后的焊点检测困难和器件失效后的返工困难问题。CQFN封装具有良好的电特性和热特性、体积小、重量轻等优势,其应用呈快速增长趋势,文章为高速高频器件CQFN封装提供了参考。

CQFN封装电特性研究

对CQFN封装进行了介绍,探讨了CQFN外壳不同的互连结构及信号完整性的评估方法。针对某款CQFN24陶瓷外壳,研究了封装的信号传输特性;并采用仿真方法对比了不同传输结构对信号完整性的影响。针对差分信号的指标要求,提出了优化传输结构的方法,对于提高CQFN封装电特性具有一定的参考作用。

2-6 GHz小型化、高效率GaN功率放大器

基于GaN功率放大器小型化、轻薄化的发展趋势,选用陶瓷方形扁平无引脚(CQFN)管壳封装,设计了一种2~6GHz宽频带、小尺寸、高效率的功率放大器,并阐述了设计方法和研制过程。随着器件功率密度的不断升高,散热问题成为设计中不可忽略的因素,分别采用热仿真分析及红外热成像测试方法,得到功率放大器芯片的最高温度为198.61℃,能满足散热需求。功率放大器尺寸为7.0mm×7.0mm×1.2mm,在连续波测试条件下,漏极电压为28V,工作频带为2~6GHz,饱和输出功率大于40.5dBm,功率增益大于23dB,功率附加效率大于35%,测试结果均满足实际需求。

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。