基于SIP技术的固态硬盘电路设计

存储系统小型化、高性能需求与日俱增,为此设计了一款基于SiP技术的固态硬盘电路,用于验证存储系统SiP电路的可行性。该SiP电路内部以SSD控制模块为核心处理单元,集成了用于数据存储的NAND颗粒、用于固件存储的SPI Flash以及电源管理等元器件。在搭建的软硬件平台上进行底层ATA指令验证以及与传统分离式存储系统的对比性能测试,证明了应用SiP技术的存储系统具备高性能、小型化、低功耗等诸多优势,为后续SiP存储系统的设计和验证奠定了一定的技术基础。

基于晶圆级技术的PBGA电路设计与验证

晶圆级封装技术可实现多芯片互连,但在封装尺寸、叠层数和封装良率等方面的问题限制了其在电路小型化进程中的发展。以一款扇出型晶圆级封装电路为例,基于先进封装技术,采用软件设计和仿真优化方式,结合封装经验和实际应用场景,通过重布线和芯片倒装的方式互连,完成了有机基板封装设计与制造,实现了该电路低成本和批量化生产的目标。本产品的设计思路和制造流程可为其他硬件电路微型化开发提供参考。

电子封装微互连焊点力学行为的尺寸效应

研究了微互连模拟焊点在不同直径(d=200—575μm)和长度(l=75—525μm)匹配条件下准静态微拉伸的力学行为.研究结果表明,焊点几何尺度因子d/l对焊点内的力学拘束及接头强度有重要影响;d/l增大时导致焊点中力学拘束和应力三轴度的提高,但接头强度并不完全符合Orowan近似公式的预测结果,保持l恒定而增加d时会出现强度变小的尺寸效应.研究结果还表明,无论无铅还是含铅钎料,其焊点拉仲强度与焊点体积(d^2l)之间的变化关系符合反比例函数,即σF-Joint=1/(Ad^2l)+B,焊点的强度随焊点体积的减小而显著增大,显示了焊点"越小越强"的"体积"尺寸效应.

声表面波器件小型化技术发展概述

以EPCOS生产的声表面波(SAW)芯片级封装和晶圆级封装为例,介绍了声表面波器件小型化发展的趋势。着重介绍了声表器件芯片级封装技术发展的各个阶段器件的结构特点。详述采用倒装、贴膜和晶圆键合技术将声表面波器件的尺寸减至最小及后续声表面波器件组件化封装的趋势。

小型化硅微谐振式加速度计的实现与性能测试

设计了一款由微机电系统和专用集成电路构成的小型化硅微谐振式加速度计。该加速度计采用80μm厚SOI工艺加工微机电系统(MEMS)结构,采取真空封装技术降低结构噪声。首先,采用振荡信号作为自动增益控制电路中斩波器的控制信号,降低了闪变噪声且不会引入额外的功耗。其次,使用线性区工作的乘法器取代传统的吉尔伯特单元,通过大幅降低系统总体供电电压来降低功耗。最后,采用复位计数器进行频率数字转换,在所关心的带宽内抑制量化噪声。实验显示:该加速度计在达到±30 g线性量程的前提下,实现了2.5μg/√Hz的分辨率和1μg的零偏不稳定度。此外,为了减小电路自身发热引起的温度漂移,该样机的功耗被控制在3.5mW以内,系统集成后的尺寸约为45mm×30mm×20mm。基于所述技术,系统在体积、功耗和性能方面均有较大的提升。

铷原子频标物理系统小型化设计

介绍了一种用于铷原子频标的小型化物理系统。该物理系统采用了开槽管式微波腔和分离滤光设计方案，体积为30cm^3。对该物理系统进行了初步测试，短期频率稳定度为3．8×10^-12／r^1/2，表明该物理系统同时具备了小型化和高信噪比特点，可以应用于高性能小型化铷原子频标。

850nm微型化封装超辐射发光二极管模块

研制了一种微型6针卧式结构的850nm超辐射发光二极管（SLD）模块,该模块采用激光焊接方式实现全金属化耦合封装,通过对模块结构的优化设计,使模块体积缩小为标准8针蝶形封装体积的一半。该模块在100mA工作电流下,尾纤输出功率大于1.5mW,光谱宽度大于20nm,纹波系数小于0.5dB,同时选用高效率微型半导体制冷器（TEC）,使其正常工作温度范围和储存温度范围分别达到-50-75℃和-60-100℃。

微小型多通道换热器钎焊封装仿真研究现状

简要介绍微小型多通道换热器的应用及封装制造工艺,重点关注其基于钎焊的封装过程的仿真。根据目前研究的现状,多通道换热器尤其是紧凑型板翅式换热器的仿真研究主要分为换热器整体钎焊热过程仿真,典型多通道结构的钎焊模拟,钎焊接头数值模拟以及基于扩散的钎焊机理数值分析四个方面内容。指出目前仿真研究的难点以及将来要解决的问题。

基于一体化封装的小型化设计与实现

以一个幅度调制器模块的小型化需求为例,基于一体化封装技术,设计构造出一种小型化封装结构,并详细介绍了该结构的外形特点与材料特性。利用这种封装结构对原模块电路进行小型化设计,外形尺寸可由91 mm×28 mm×8.5 mm减小为20 mm×15 mm×7.6 mm,平面布版面积缩小约88%。利用多芯片组装(MCM)和表面组装(SMT)工艺,组装实现了小型化电路,实测其电参数指标与原电路基本一致,成功达到了小型化目的。

双层管式微型光纤光栅传感器封装技术

为满足厦门鹭岛柔直换流站示范工程中换流阀绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温监测系统对光纤光栅传感器的需求,设计了双层管式微型光纤布喇格光栅(FBG)传感器。采用点胶式和灌胶与点胶结合式2种封装方法,实现了直径为1.2mm圆柱形极小尺寸封装,通过搭建实验平台对其进行温度特性标定和重复性测试。实验结果表明:封装后的光纤光栅温度特性良好,二次拟合优度均达到0.999以上,并且均具有很好的重复性;其尺寸和性能完全满足工程现场参数要求,适用于对传感器结构参数和兼容性要求较高的场合。

小型化软件无线电硬件平台关键技术研究

软件无线电硬件平台的发展趋势不仅是追求更多功能和更高性能,而且小型化和轻量化也成为其未来发展的方向。面向机载软件无线电系统,在分析现有架构的基础上,从改进设计架构、增加资源集成度和提高资源利用率三个角度切入,对射频采样、封装系统、片上系统和局部重配置等关键技术进行了研究,并提出对应的设计方法,为构建小型化的软件无线电硬件平台提供了参考。

小型化是IC封装的永恒主题

IC封装的最主要的发展方向是小型化。本文介绍了IC封装小型化的最新发展动态。

采后荔枝微型气调链处理技术

针对采后果蔬商品化处理现状,研究荔枝微型气调链处理技术。结果表明,微型气调链处理可以提高果实贮藏品质。与纯冷藏方法相比,好果率提高30%～50%,货架期延长48～72h,降低了贮藏能耗,节电率16.9%以上。经济效益可观,节能效果明显,应用前景广阔。

一种超宽带正交可切换双通道接收模组

文中设计了一种超宽带双通道正交可切换接收模组,采用射频多功能基板和一体化集成金属化管壳的SiP(System in Package)封装方案,实现了传统微波频段多通道组件的低成本、轻小型化封装集成。该接收模组工作频带覆盖P、L、S波段近5.5倍频宽度,实现双通道接收限幅、低噪声放大、通道间正交切换和时延调制功能。经实物测试,接收模组全频带噪声系数优于1.6 dB,单通道小信号增益大于27 dB,带内增益平坦度优于+/-1.6 dB,输入输出端口驻波系数优于1.6,正交通道间相位不平衡度小于8°,幅度不平衡度小于0.8 dB,整个双通道接收模组(含金属管壳封装)外形尺寸47 mm×47 mm×5.6 mm,重量13g。

基于HTCC工艺的X波段小型化双面多腔体外壳的研制

基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,利用共面波导和同轴线理论,设计了一款应用于X波段的双面多腔陶瓷外壳,以实现四通道T/R组件封装外壳的小型化、轻量化、低成本以及微波性能要求。首先,用HFSS软件对射频传输结构进行优化,其次利用HTCC工艺平台制作外壳样品,最后利用夹具、矢量网络分析仪和GSG探针测试微波传输性能。该外壳的微波性能测试结果为:X波段内,输出通道插入损耗≤0.7dB,回波损耗≥21.7dB;输入通道插入损耗≤1.18dB,回波损耗≥14.6dB。在考虑了测试基板和所键合金丝影响之后,测试结果与设计值吻合度较好。

系统级封装关键技术研究进展

系统级封装(System in Package,Si P)作为新一代的系统小型封装技术,是电子产品小型化和多功能化发展的一个重要方向,并将在包括军事、航天乃至生命科学在内的各领域当中都有广阔的应用前景以及发展空间。本文综述了目前国内外Si P的关键技术研究进展,并对今后面临的挑战与发展趋势进行了讨论。

基于3D-SiP技术的小型化混频锁相源的研制

基于电路三维垂直互连,采用系统级封装技术,研制了一款Ku波段小型化锁相源,尺寸仅为16 mm×11 mm×3 mm,通过SiP模块电性能设计与电磁学、热力学、结构力学仿真的结合,实现了12~14 GHz频率信号的输出。测试结果表明,锁相源的输出信号相位噪声为-95 dBc/Hz@1 kHz,杂散抑制大于65 dBc,且测试结果与仿真结果相吻合。

大电流窄脉冲激光器驱动芯片设计

脉冲式半导体激光器的出光质量直接影响探测精度。针对激光探测系统小型化的需求,设计一款面积小、集成度高的激光器驱动芯片。该芯片使用新型3D堆叠式封装技术将栅极驱动管芯与功率场效应晶体管管芯集成,并在中间添加双面覆铜陶瓷基板实现两管芯互连。该封装形式既提高了芯片的散热能力,又增强了过流能力。首先对激光探测发射模块现状进行详细介绍,引出了激光器驱动芯片的设计思路与方法,并给出了具体的封装设计流程。对栅极驱动电路与版图进行设计,使用0.25μm BCD工艺制造栅极驱动芯片。在完成激光器驱动芯片封装后,搭建外围电路进行测试,使该芯片驱动860 nm激光器,芯片供电电压为12 V时,输入电平为3.3 V、频率为10 kHz的PWM信号,芯片输出脉冲宽度为180 ns的窄脉冲,其上升、下降时间小于30 ns,峰值电流高达15 A,可以使激光器正常出光,满足探测需求。芯片具有超小面积,约为5 mm×5 mm,解决了传统激光器驱动电路采用多芯片模块造成探测系统内部空间拥挤的问题,为小型化提供新思路。

射频SiP在收发组件中的应用研究

天线阵面是相控阵雷达系统的核心设备,包含成百上千个收发组件。传统的低功率收发通道包括大量的射频芯片和分立器件,电路复杂,系统可靠性低。基于先进微系统技术的射频系统级封装(SiP)尤其适用于相控阵雷达集成化、小型化的需求,也是掌握核心技术的关键。文中展示了一款自研生产的单通道射频收发SiP,分析了应用在数字收发组件时重要的装配互联问题,比较了不同封装形式对性能指标的影响,并研究了适用于收发组件的射频SiP现状及技术发展途径。

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计(英文)

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.