基于Cavity基板技术的堆叠芯片封装设计与实现

介绍了一种适用于堆叠芯片的封装结构。采用层压、机械铣刀开槽等工艺获得Cavity基板,通过引线键合(wire bonding,WB)和倒装焊(flip chip,FC)两种方式实现堆叠芯片与基板的互连,并将堆叠芯片埋入Cavity基板。最后,将包含4款有源芯片和22个无源器件的小系统高密度集成在一个16 mm×16 mm的标准球栅阵列封装(ball grid array,BGA)封装体内。相比较于传统的二维封装结构,该封装结构将封装面积减小了40%,封装高度减小500μm左右,并将堆叠芯片与基板的互连空间增加了2倍。对这款封装结构的设计过程进行了详细的阐述,并验证了该封装设计的工艺可行性。     

基于TSV的3D IC层次化物理实现技术

随着集成电路特征尺寸逼近物理极限,硅通孔（TSV）实现层间互连的三维集成电路（3D IC）成为延续摩尔定律的一种趋势.但现有集成电路设计工具、工艺库、设计方法尚不成熟,难以实现三维集成中超大尺寸基板芯片的时序收敛问题.为此,本文提出了一种利用现有传统的EDA工具完成基于TSV的3D IC物理设计的流程.首先,用热应力模型将三维硅通孔投影成二维阻挡层,从而将三维集成电路设计转化成若干含阻挡层的二维集成电路分别实现;其次,针对超大尺寸基板芯片的时序收敛困难问题,提出了一种标准单元布局方法,通过在版图中划定若干固定放置区用于限定关键时序单元的摆放,并迭代确定这些关键单元在固定放置区中的位置,实现大尺寸芯片的时序收敛.基于所提出的三维集成电路设计流程完成了一款三维集成的网络路由芯片基板芯片的设计,结果表明,相比传统的设计流程,提出的3D IC物理设计流程可使超大尺寸基板芯片从时序无法收敛优化到可收敛并满足时序要求,验证了所提出的3D IC物理设计流程的可行性.     

键合参数和芯片/基板厚度对非导电膜互连封装玻璃覆晶模块芯片翘曲的影响

采用热/结构耦合场对非导电膜互连封装玻璃覆晶（COG）模块芯片（IC）的翘曲进行数值模拟,并分析不同热压键合参数和芯片/基板厚度对液晶显示屏（LCD）翘曲的影响.结果表明：在热压键合过程中,键合头温度对COG模块IC翘曲的影响最为显著,键合压力次之,玻璃基板温度最小; IC厚度对IC翘曲的影响不明显,而增加COG模块中玻璃基板的厚度,可有效降低IC翘曲程度.其原因在于较厚的玻璃基板的耐变形能力较高,从而抑制了翘曲.     

纳米银无压封装互连技术

纳米银无压烧结技术作为一种新型封装互连技术,凭借烧结银层的优异性能,逐步在第三代半导体器件的封装互连领域应用和推广。目前,无压烧结银技术只适用于芯片级别小面积互连领域,在基板级别大面积互连领域存在若干瓶颈,有待深入研究。文章详细介绍了现有的小面积无压烧结纳米银互连工艺以及可靠性,在此基础上,针对大面积无压烧结银工艺所面临的瓶颈,引入一种双层印刷焊膏(双印法)的低温无压烧结工艺。采用超声扫描成像技术对烧结质量进行表征,获得双印法中使用的两层银焊膏的成分优化配比并对其烧结机理进行分析,为纳米银基板级大面积无压烧结互连提供一种可行方案。最后,展望了基板级别大面积无压烧结银工艺的发展趋势和应用前景。     

LTCC多层互连基板布线布局电磁兼容性研究

低温共烧陶瓷（LTCC）多层互连基板电磁兼容性问题直接影响多层板布线及芯片布局。本文采用商用三维电磁场仿真软件和电路仿真软件对多种互连结构分别进行电磁耦合特性及信号完整性分析和仿真,并根据仿真结果提出了抑制干扰的方法,得到了多层板布线布局的规律。     

一种串行高速芯片互连接口逻辑设计与实现

在计算机系统中,总线技术对整个系统的性能和功能都有直接影响,通过研究高速信号传输的特点,分析串行高速芯片互连协议,实现了一种串行高速芯片互连接口逻辑,并实现了FPGA平台的与处理器互连和芯片间互连的验证。最终达到了设计性能要求和可靠性要求,互连接口数据传输速率达到6.4GT/s。     

柔性基板弯曲度对信号质量影响分析

柔性基板具有机械柔韧性和高密度互连的特点,现采用柔性基板来实现封装结构的也越来越多.柔性基板由于其机械弯曲引起的信号完整性问题和电磁干扰问题是柔性基板应用于高速高密电子封装的重要制约因素.针对该问题,应用三维仿真分析方法,分别从频域和时域研究了柔性基板在不同弯曲半径下的信号完整性与电磁干扰性的问题.仿真结果显示,弯曲半径增加一倍,插入损耗减小约0.9 dB,回波损耗减小约2 dB,电场辐射越弱,眼图的上升时间退化越小;即柔性基板弯曲半径越大,高速信号的传输质量越好.该结果为使用柔性基板实现三维高速高密封装提供理论依据.     

多芯片COB封装LED的基板温度分布

发光二极管(LED)的工作温度对其性能和寿命有很大影响,对于多芯片板上贴装(COB)的LED面光源,还存在基板温度分布不均匀的问题。基于一款多芯片COB封装LED的封装基板,用ANSYS仿真分析软件模拟其温度场,并证实了模拟的可靠性,探讨了基板表面和厚度方向的温度分布情况,对比了铝基板和铜基板的温度场。结果表明,多芯片COB封装LED的基板温度分布在芯片集中区存在很大的不均匀性,而基板边缘区温度则基本均匀,用铜基板代替铝基板,可以降低基板温度,且芯片集中区基板温度梯度也减小,铜基板整体的温度分布均匀性要好于铝基板。     

基于EOPCB的芯片网络

就电光印制电路板(EOPCB)上的芯间光互连提出了一种网络化的连接方案.本方案力图减少芯片间连接线数,消除芯片的控制线及时钟线,通过介质访问技术实现芯片间的互连.该方案假设每个芯片只有一个光收发器(VCSEL/PIN),芯片网络由电气层供电,并通过光互连通信.在假设条件下,芯片网络可采用总线型、环型或星型物理拓扑结构连接.给出了上述拓扑结构网络连接光路实现方法,分析了光路损耗对芯片接入数目的限制,并就适于网络化光互连的光电集成电路(OEIC)芯片结构及介质访问方式作了简单讨论.     

粗糙侧壁对硅通孔互连结构高频性能的影响(英文)

详细分析了由Bosch刻蚀形成的侧壁形貌的粗糙度(Sidewall Roughness)对硅通孔(TSV)互连结构高频性能的影响,并通过全波电磁场仿真软件HFSS将粗糙侧壁TSV互连结构与平滑侧壁TSV互连结构的传输特性进行了详尽的对比。仿真结果显示,在相同的条件下,粗糙侧壁TSV结构的插入损耗比光滑侧壁TSV结构增加了15%,并且随着侧壁形貌粗糙度的增加,TSV互连结构的高频性能恶化更加严重。最后,通过对二氧化硅绝缘层厚度和TSV直径对TSV互连结构高频性能的影响,提出了补偿侧壁粗糙度对高频性能产生的不良影响的方法,为TSV电学设计提供参考依据。     

一种用于瓦片式T/R组件的垂直互连方式

在瓦片式T/R组件中,射频信号从内部腔体到外部辐射单元的垂直传输对于组件整体性能有着重要影响。为实现有效的垂直互连,提出了一种组件腔体内微带线经由偏置带状线、拟同轴过孔、锡球、盖板过孔与mini-SMP接头互连至辐射单元的方法。应用HFSS电磁场仿真软件对其进行了仿真优化,确定关键结构参数。采用所述互连方式加工了低温共烧陶瓷(LTCC)封装的瓦片式发射/接收(T/R)组件,测试结果表明该结构能够实现良好的垂直互连。     

超高速数据采集系统的设计与实现

提出了一种可完成２５０ＭＳ／ｓ，８ｂｉｔ模数转换的超高速数据采集系统，系统采用了分路数据输出的体系结构，微波传输线的连接方式以及多种抗干扰设计，使系统在２５０ＭＳ／ｓ，１２５ＭＨｚ信号输入时仍能保持７ｂｉｔ左右的有效位数。     

Mesh互连网络光互连板结构设计

介绍了一种依据Mesh光互连网络拓扑原理设计制作的新型Mesh光互连板结构，提出了采用自己空间光互连和光纤互连相结合的互连方式，利用自由空间和光纤对光信号进行传输，对光路转换模块和单元模块以及该互连板的总体结构进行了分析和设计，对实验过程进行简要设计和分析，并对试验结果作了分析，指出了影响实验结果的因素，提出在以后的设计中采用自由空间光互连和波导互连的方式以提高集成度，减小误差。     

多芯片模块二维互联线分布电感电阻参数提取算法

研究了多芯片模块（ＭＣＭ）中二维互联线的分布电感电阻参数提取算法，在横向电滋波近似下对典型二维互联线（多线带线和多线微带线）的分布参数进行了分析，并在趋肤效应和邻近效应影响较大的数十至数百ＭＨｚ的频率范围内应用边界元方法对互联线中的似稳态磁场进行了求解，得到不同频率下传输线模型的单位长度电感、电阻等参数，其中电感参数为包括互感的矩阵参数，并将互联线导体对邻近导体分布参数的影响进行了计算。     

无铅钎焊界面反应及其对可靠性的影响

在钎料和衬底之间形成的界面层的质量对于整个焊接所要求的电气性能或机械性能有着至关重要的影响,从界面发生的反应入手,对4种无铅焊料的界面反应和特性进行了讨论.研究了界面层厚度随钎焊时间变化的关系,并对再流过程中峰值温度和液化温度以上保持时间对钎焊点机械性能的影响进行了实际测量.实验结果证明了焊接界面对于可靠性有重要影响.     

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.     

光ATM交换系统与SDH传输网的线路接口

研究了基于自由空间光交换技术的宽带光ＡＴＭ交换系统,该系统与ＳＤＨ传输网的线路接口对６２２Ｍｂｉｔ／ｓ的高速信号进行处理,完成多种功能．对该接口功能进行了分析,解决了同步时钟恢复和信头处理问题．     

智能接触器高频激磁动态特性采集系统的设计

设计一种智能接触器高频激磁动态特性数据采集系统.该系统不仅可以满足传统工频交流或直流激磁下的数据采集,同时也可以满足智能控制时高频激磁动态数据的采集.在此基础上结合电磁机构驱动电路,提出根据驱动电平信号及前端滤波电容的低频电压来合成线圈高频电压的方法.通过实验验证了这一合成方法的有效性,并分析了影响合成精度的因素.该方法不仅大幅降低了采集系统的硬件成本,更重要的是便于实现智能接触器高频激磁下磁链计算方法的嵌入式应用,为接触器动态特性在线监测及探索新的智能控制方案打下基础.     

电遥测钻柱信号传输的建模分析与信道特性改善

电遥测钻柱信息遥测系统由多节布线钻杆级联形成,用于井下随钻测量数据的高速率上传。由于信道传输的高频电压信号衰减严重,目前每隔约300米需要中继器进行信号续传,因此如何延长中继距离成为系统性能改善的关键。布线钻杆由布有同轴电缆的杆体及电磁耦合器构成,高频下布线杆体的同轴电缆可看做传输线,电磁耦合器可等效为高频变压器,将二者结合建立了布线钻杆的等效电路模型及电遥测钻柱信道的电压传输函数数学模型;通过外置补偿元件使传输线达到阻抗匹配以确立布线钻杆的电磁参数;通过改变补偿元件参数在传输线终端产生反射电压来加强传输线上的信号幅度,使信道的信号传输能力得到有效改善。研究表明,适当增大补偿元件电阻值可以大幅度提高信道的电压传输函数值,在目前信道带宽及信号检测灵敏度条件下中继距离可提高1倍,达到大幅度延长中继距离的目的。本文的研究可以为布线钻杆的电磁设计及电遥测钻柱信息传输系统的性能改进提供理论指导。