毫米波微带键合金丝互连模型的研究

本文应用神经网络方法、采用FDTD全波分析结果作为训练样本得到了毫米波微带键合金丝互连的参数模型．这个神经网络模型可以指导毫米波集成电路的设计，利用该模型可以得到不同拱高、微带间隙和频率时的电路散射参数．实验测试了键合金丝互连的散射参量并与神经网络模型的结果进行了比较分析．     

基于LTCC技术的毫米波键合金丝的分析与优化设计

金丝互连是实现毫米波多芯片组件的关键技术,金丝跨距和焊盘尺寸对其毫米波特性有重大影响.论文采用商业软件对LTCC互连金丝的传输特性进行建模分析,利用5阶低通滤波器模型对金丝传输结构进行改进,一方面最大化了金丝跨距和焊盘尺寸,减小了公差的影响,减轻了对工艺的要求,提高了成品率;另一方面提高了低通特性的截至频率,改善了毫米波频段传输性能,满足工程设计需要.设计中采用软件仿真结果作为训练样本得到神经网络模型,利用遗传算法对改进结构参数进行优化,缩短了设计时间.     

Ka波段微带滤波器的仿真与测试

微带滤波器在电子工程领域有很重要的应用,设计了一款Ka波段微带滤波器并通过测试夹具研究键合线及键合微带线间隙对其性能的影响。结合电磁仿真结果与实测结果发现:键合金丝及键合微带线间隙在高频条件下引入的寄生参数恶化滤波器的驻波,通过提取相应的等效参数,并对键合端点进行阻抗匹配,再次进行电磁场仿真,结果表明滤波器的驻波有了明显的改善。     

一种用于毫米波的共面波导间的宽带互联结构

在多芯片组件中,微波传输线间一般使用金丝键合的方式进行连接。受金丝自身的等效电感和其与基板及壳体间存在的寄生电容的影响,键合金丝结构在毫米波频段下带来了较大的阻抗失配。为了解决该问题,文中从等效集总元件角度出发,对阻抗变换公式进行了推导,分析得出串联低阻抗传输线可以等效为并联集总电容的结论,可以与键合金丝的等效模型一起,构成等效低通滤波器,完成阻抗匹配。文中使用共面波导结构制作了键合金丝匹配结构测试件,测试结果显示,在30～40 GHz内S_(11)<-20 dB、S_(21)>-0.2 dB,具有优良的传输性能。该结构具有较强的实用性,可以用于毫米波频段下的微波组件设计。     

一种毫米波调谐微带滤波器的研制

该文基于金丝键合工艺和薄膜工艺,实现了一种低插损、小型化毫米波调谐微带滤波器。首先提出了一种加载矩形孔的半波长开路可调谐振器,通过在不同矩形孔上键合金丝来改变谐振器的等效电感值,从而改变谐振频率。然后利用所提出的可调谐振器实现了一种Ka频段五阶调谐带通滤波器,通过改变键合金丝状态来调谐频率,实现仿真和实测结果之间的偏差修正,解决了在毫米波频段由于介电常数批次性差异以及加工误差等因素造成的窄带滤波器频率偏移的问题。为了验证其可行性,对五阶调谐微带滤波器进行仿真、优化、加工及测试。结果表明,该滤波器的通带可调范围为35.35~35.95 GHz,插入损耗小于4.6 dB,能够实现所需通带。     

基于变焦显微测量技术的键合金丝参数测量

欧美国家在半导体行业一直以来对我国实行技术封锁政策,我国许多关键技术和设备只能依靠进口,其中就包括键合金丝参数测量设备。键合金丝参数测量设备主要用于自动检测键合金丝的拱高和跨度等参数。由于键合金丝的回波损耗、驻波等微波传输特性与键合金丝的拱高、跨度等参数呈对应关系,因此可以通过测量相关参数的方法来检测键合金丝的微波传输特性是否合格。通过这一方法可以解决人工测量导致的速率低下的问题,提高键合质量检测效率,降低检测成本。本文基于变焦显微测量技术实现了键合金丝参数的测量。该方法通过自主设计的图像采集平台,获取到键合金丝的一组图像,然后进行聚焦区域提取,从而实现键合金丝的三维重建及参数测量。该方法对键合金丝拱高的测量精度<0.01 mm,相对误差<1.5%,对键合金丝跨度的测量精度<0.005 mm,相对误差<0.7%,可以满足自动检测键合金丝参数的设计需求。     

毫米波射频互连微组装工艺优化研究

在毫米波产品的装配中,射频互连微组装工艺是影响产品性能的一个重要因素。采用三维电磁仿真软件对毫米波频段的组装缝隙宽度、金丝热超声楔焊跨距及拱高进行了建模仿真,分析了上述因素对驻波的影响。针对模拟仿真优化结果,给出了毫米波射频互连装配精度控制、接地焊接效果优化、金丝热超声楔焊线型及键合参数优化等相应的工艺优化措施,从而达到毫米波射频互连微组装工艺优化的目的。     

基于田口方法的微波组件金丝键合工艺优化

为了提高微波组件金丝键合的可靠性,采用楔形金丝键合工艺进行了金丝互连,通过田口试验方法设计 和试验验证,确定了金丝键合最优化的工艺参数组合。研究结果表明：键合金丝质量的影响因素依次是超声功率、键 合压力和键合时间,优化的工艺参数组合依次为超声功率、键合压力、键合时间,优化的工艺参数组合为超声功率 15、键合压力16、键合时间50;采用优化后的工艺参数进行金丝键合操作,获得了稳定性良好的互连金丝,完全满 足混合集成微波电路金丝键合互连应用的需求。     

垂直互连在多通道T/R组件中的应用

垂直互连在多通道T/R组件中应用广泛。通过仿真软件CST建立模型进行仿真,通过理论分析,优化参数,得到最佳的结构尺寸和微带匹配参数,并根据仿真结果加工实物,验证仿真结果的可靠性。测试结果表明,优化后的垂直互连适用于6~18 GHz的射频信号传输,根据需要可以优化结构并将其工作频率提高到30 GHz以上。     

键合丝随机振动应力极限仿真分析

利用Pro/E与ANSYS联合仿真,对不同材料、 丝径、 键合形式和跨度的键合丝的振动应力极限进行了分析研究.基于键合工艺及其特点在Pro/E中建立了键合丝参数化三维模型,并利用ANSYS对参数化模型进行了模态及随机振动仿真分析,获得了球键合金丝与楔键合硅铝丝在不同丝径、 跨度等条件下的极限功率谱密度,研究结果可为键合丝的选型提供参考.     

毫米波电路引线楔焊质量智能预测技术研究

针对毫米波电路引线楔形焊接工艺优化难题,提出将一种带惩罚函数项的改进BP (Back Propagation,反向传播)神经网络算法用于引线楔形焊接质量智能预测中.通过试验分析了影响楔形焊接质量的关键工艺参数,提取了楔形焊接质量评价指标,基于改进的BP神经网络,建立了引线楔焊质量智能预测模型.研究结果表明,所提出的改进...     

一种基于基片集成波导技术的引线键合结构

当前微波毫米波芯片的引线键合主要是在芯片焊盘和微带线之间实施,当工作频率达到毫米波频段,引线键合的性能对键合线属性及微带线加工精度的敏感度越来越高,键合操作中键合线长度的差异或微带线加工的误差都可能导致键合性能的快速恶化。文章提出了一种基于基片集成波导(SIW)的引线键合结构,该结构直接使用SIW与芯片焊盘或其他电路进行键合,对比现有微带键合方案,使用本文提出的基于SIW的键合方案,可以显著减小加工精度的敏感度,同时减少对介质基片的限制等。文章分别设计了无源和有源SIW键合结构,仿真和测试结果表明:基于SIW的键合结构拥有良好的键合性能,相比微带键合结构,降低了传输损耗、降低了对结构尺寸的灵敏度、改善了键合性能。     

Electromagnetic simulation of bonding wires and comparison withwide band measurements

Several typical bonding wire configurations have been measured in a frequency range up to 20 GHz using a vector network analyzer. Based on scanning electron microscope (SEM) pictures all bonding wires have been discretized and orthogonal grids suitable for electromagnetic simulation have been generated. Full wave finite difference time domain (FDTD) simulations as well as static and quasi static inductance extraction using a new Monte Carlo technique and FastHenry as well as capacitance extraction with a finite element method have been carried out. Numerical results are compared to measured scattering parameters and their quality and frequency dependence is discussed. All simulation techniques are evaluated with respect to their computational effort     

Modeling and characterization of the bonding-wire interconnection

In this paper, the bonding-wire interconnection has been studied from the points of view of its modeling and electrical characterization. Both singleand double-wire structures have been considered, the latter under the assumption of parallel wires. Two electrical models of the bonding wire are discussed. First, the finite-difference time-domain (FDTD) method is proposed for the rigorous analysis of such structures. This method uses a suitable discretization technique, which accounts for the wire curvature by means of a polygonal approximation. A quasi-static model of the bonding wire, suitable for commercial microwave computer-aided-design tools is then proposed. This model is based on the representation of the structure with four sections of a uniform transmission line and the model parameters are evaluated analytically from the dimensions of the interconnection. Accuracy and applicability of the quasi-static model have been assessed by analyzing several test structures, the reference results being obtained with the FDTD method. Finally, the quasi-static model has been used to provide an extensive electrical characterization of the bonding wire versus its main geometrical parameters. This characterization is given in terms of an equivalent series inductance and two equivalent shunt capacitances forming a π low-pass network. This representation is particularly useful in the matching of the bonding-wire discontinuity     

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素; 降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素; 冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素; 不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大; 而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.     

基于自适应粒子群优化的RBF毫米波信道建模研究

基于毫米波室内无线信道测量数据,将机器学习(machine learning,ML)中的径向基函数(radial basis function,RBF)方法应用于毫米波信道建模中,建立了基于自适应粒子群优化 (adaptive particle swarm optimization, APSO)的RBF神经网络信道参数预测模型,并与传统RBF算法的预测结果进行了比较. 利用APSO-RBF模型对信道大尺度参数（large-scale channel parameter,LSCP）如路径损耗(path loss, PL)、时延扩展(delay spread, DS)等数据的特征进行了学习和预测. 结果表明,APSO-RBF模型信道参数的预测值与实际测量值非常吻合,均方根误差(root-mean-square error,RMSE)较小,且预测曲线与原始测量值曲线的拟合度较好,该算法的学习性能和预测效果均优于传统RBF算法. 另外,APSO-RBF模型在数据量波动较大的情况下对信道参数的变化有着良好的适应性,对5G毫米波信道参数可以取得较好的预测效果.     

Scattering parameters of a waveguide cross junction loaded with a metallic post in the center

In this paper, the scattering parameters of a waveguide cross junction loaded with a metallic post in the center are analyzed for the first time by using the Method of Lines. The homogeneous boundary condition of the third kind and curved boundary are introduced in the formulation. Numerical results are in good agreement with the experimental data. The scattering parameters at Ka-band and W-band of the cross junctions loaded with metallic posts of different radii are presented. It is shown from the numerical results that loaded with metallic posts is an effective means for adjusting the network parameters of the waveguide cross junction to satisfy some special requirements in the design of millimeter wave components.     

基于BP神经网络的引线键合模型

提出了一种基于BP神经网络的新建模方法.利用MATLAB神经网络函数建立网络,通过组合不同参数,将50组训练样本输入网络多次训练,比较结果误差及训练步数、时间,确定了最佳网络结构及参数设置值,建立了引线键合模型.采用训练样本外的10组实验数据对模型进行验证,分析多种误差.验证结果表明,该方法对建立引线键合模型是有效的、可行的,有着较高的精确度.