键合类陶瓷外壳结构对高频信号传输性能的影响

针对陶瓷外壳中影响高频信号传输性能的键合指、传输线、过孔和返回路径平面等结构进行仿真研究,得到了在0～ 20 GHz频带内的最优参数模型.将其应用于某CLGA49陶瓷外壳产品,高频信号传输性能实测结果与仿真结果符合较好,验证了仿真结果的准确性.结果 表明,增大键合指与键合丝连接处的宽度为与之相连接微带传输线宽2～2.3倍时,传输性能显著提高;单端阻抗为50 Ω,线宽更窄的互连线更有利于传输高频信号;过孔直径增大,接地过孔长度增长会改善传输性能;减少陶瓷外壳中返回路径平面的层数会改善高频信号的传输性能.     

小节距CQFN外壳设计与加工工艺研究

基于高温共烧陶瓷（HTCC）技术,研制出0.4 mm节距的陶瓷四边无引线扁平外壳（CQFN）。采用有限元分析软件对外壳的结构可靠性进行仿真优化,优化结果表明外壳受到的应力小于陶瓷的抗弯强度;利用电磁仿真软件对外壳的高频传输性能进行仿真优化,通过优化侧面空心金属化过孔结构、空心过孔与接地共面波导的过渡结构等,实现整体传输路径50Ω阻抗匹配。利用矢量网络分析仪和探针台对制作的外壳进行了高频传输性能的测试,测试结果表明,在DC～26 GHz频段内,外壳射频端回波损耗小于15 dB,插入损耗小于0.5 dB。设计的外壳结构和射频端口传输模型可以有效地应用到其他高频CQFN封装外壳设计中。     

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。     

一种20GHz0.65mm节距CQFP外壳

提出了一种应用频率达20 GHz的0.65 mm节距陶瓷四边引线扁平封装(CQFP)外壳,对高频信号的传输采用共面波导-垂直过孔-共面波导-引线的结构。对成型引线附近的阻抗不连续性进行了分析,通过信号传输引线的非等宽设计,改善了引线部位的阻抗突变,提高了信号的传输带宽。通过板级联合仿真和布线优化,将外壳应用频率提升至20 GHz。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,该结构在DC～20 GHz插入损耗优于-1 dB,回波损耗不大于-15 dB。该CQFP外壳通过了机械和环境可靠性试验,可应用于高频高可靠封装领域。     

一种基于倒装芯片的超宽带BGA封装差分传输结构

随着高速数字电路和射频微波电路对时钟频率和带宽的要求越来越高，差分传输结构因其优良的噪声抑制和抗干扰性能而受到越来越多的重视。提出了一种基于倒装芯片的超宽带球栅阵列(BGA)封装差分传输结构。整体传输结构包括采用陶瓷材料制作的倒装芯片用基板、BGA封装焊球和印制电路板(PCB)。主要分析了差分垂直传输结构的尺寸参数对阻抗和截止频率的影响，并利用阶梯过孔减小阻抗不连续性。整体结构的传输性能通过矢量网络分析仪测试的散射参数来表征。测试与仿真结果具有较好的一致性，在DC～60 GHz频段，差分传输结构的回波损耗≤-15 dB,插入损耗优于-1 dB,为超宽带倒装芯片的封装设计提供参考。     

电镀线对陶瓷外壳寄生参数的影响研究

以基于高温共烧陶瓷（HTCC）技术制作带电镀线的陶瓷外壳为研究对象，对电镀线对共寄生参数的影响进行了分析。首先通过仿真软件分析了电镀线长度、宽度和电镀线的位置对信号线电容、电感的影响情况，仿真结果表明信号线电容值随电镀线长度的增加而线性增加；电镀线宽度增加一倍，电容值增加0.84%，电镀线宽度对信号线电容几乎无影响；电镀线位置距地平面的距离增加一倍，电容值减小4.66%。信号线电感值随电镀线长度的增加而减小，随电镀线宽度的增加而减小，随电镀线位置距地平面的距离的增加而减小。然后，加工并制备试验样品进行电容、电感测试，测试结果与仿真结果具有很好的一致性。通过研究，掌握了电镀线对陶瓷外壳信号线寄生参数的影响程度，可较快设计同类陶瓷外壳，满足不同用户的需求。