微波芯片倒装金凸点热疲劳可靠性分析及优化

为了满足射频系统小型化的需求,提出了一种基于硅基板的微波芯片倒装封装结构,解决了微波芯片倒装背金接地的问题.使用球栅阵列(BGA)封装分布为周边型排列的GaAs微波芯片建立了三维有限元封装模型,研究了微波芯片倒装封装结构在-55～125℃热循环加载下金凸点上的等效总应变分布规律,同时研究了封装尺寸因素对于金凸点可靠性的影响.通过正交试验设计,研究了凸点高度、凸点直径以及焊料片厚度对凸点可靠性的影响程度.结果表明:金凸点离芯片中心越近,其可靠性越差.上述各结构尺寸因素对凸点可靠性影响程度的主次顺序为:焊料片厚度＞金凸点直径＞金凸点高度.因此,在进行微波芯片倒装封装结构设计时,应尽可能选择较薄的共晶焊料片来保证金凸点的热疲劳可靠性.     

凸点—焊料法倒扣焊工艺技术研究

为满足电子系统高可靠、小体积、轻重量的要求,微电子封装技术向高密度的方向发展,随着封装尺寸的小型化和微型化,出现了许多新的封装形式和封装技术,其中最具代表性的就是倒扣焊技术。为此,我们开发了凸点－焊料倒扣焊工艺。本文详细叙述了芯片上Au凸点的制造技术,基板上Pb-Sn焊料凸点的制造技术和凸点－焊料倒扣焊的下填充技术,并对倒扣焊样品进行了可靠性考核,同时与国外的相关技术进行了比较,结果说明,凸点－焊料法倒扣焊技术完全可以满足高可靠军用电路的要求。     

硅基晶圆级封装的三维集成X波段8通道变频模块

<正>南京电子器件研究所将CMOS芯片、GaAs多功能芯片、硅基IPD芯片、TCSAW滤波器等多种工艺制程的芯片异构集成到硅基晶圆上,再采用TSV、微凸点以及晶圆低温键合等工艺在国内首次实现了基于硅基射频微系统集成工艺的三维集成微波模块。如图1所示,该模块包含了接收多功能、8通道滤波、镜像抑制混频多功能、中频多功能以及三种中频带宽可切换功能的集成。图2所示为射频微系统集     

电子封装和组装中的微连接技术之四

8、钎料熔滴与焊盘的界面反应 球栅阵列(BGA—Ball Grid Array)、倒扣(FC—Flip chip)封装已经逐步成为高密度微电子封装的主流，其关键技术之一是凸点制作，凸点的特性直接影响到封装的可靠性。最常采用的凸点材料为Sn基钎料，目前常用的凸点制作技术一般采用蒸镀、电镀、印刷、拾放等方法将钎料合金、钎料膏、钎料球等预先置于基板上的凸点下金属化层(UBM—Under-Bump Metallurgy)上，     

基于UMAC的倒装焊机运动控制系统

倒装焊机主要实现焊料凸点和金凸点芯片在硅、陶瓷基板上的倒装焊接,其集精密运动控制、机器视觉、加热、加压等功能于一体,设备的运动控制系统,采用UM AC 运动控制器,不但使硬件结构简化,而且解决了控制中高速、高精度运动控制问题,提高了系统的稳定性和可靠性。     

基于不同键合参数的Cu-Sn-Cu微凸点失效模式分析

电迁移已经成为影响微电子产品可靠性最严重的问题之一,长时间电流负载下,互连金属凸点内部由于空洞、裂纹等缺陷导致产品失效风险提高。为了研究不同键合参数下互连金属微凸点的失效模式,基于CB-600倒装键合机,得到了不同键合质量的芯片,并在不同电流密度负载下进行试验,得到了凸点组织演变行为及失效模式,为产品实际使用过程中可能出现的问题提供了参考。     

IC芯片凸点的制作与可靠性考核

用多种方法制作了Ａｕ凸点、Ｃｕ／Ａｕ凸点、Ｎｉ／Ａｕ凸点、Ｃｕ／Ｐｂ－Ｓｎ凸点及Ｃ４凸点微型Ａｕ凸点直径为１０μｍ,间距３０μｍ高度５～８μｍ,芯片上微凸点近１０００个,还对各种不同的制作方法进行了研究,并对芯片凸点的可靠性进行了一定的考核,效果良好。文中给出一组试验芯片的Ｃｕ／Ｐｂ－Ｓｎ凸点可靠性考核数据：经１２５℃,１０００ｈ电老化,其接触电阻变化范围为０．１％～０．７％,经－５５℃～＋１２５     

倒装芯片封装技术的发展

倒装芯片(FC)技术已经广泛应用于集成电路封装工艺中。介绍了FC技术的发展,讨论了FC的关键技术,如凸点下金属(UBM)、焊料凸点(Solder bump)、下填料(Underfill)、基板技术(Substrate),阐述了FC中的新技术,如铜柱(Cu pillar)、可控塌陷芯片连接新工艺(C4NP),分析了FC的可靠性,最后展望了FC与硅通孔(TSV)技术的结合趋势。     

倒装焊接在压力敏感芯片封装工艺中的研究

胶粘引丝无法实现硅压力敏感芯片的小型化封装,无引线封装可以解决该问题。倒装焊接具有高密度、无引线和可靠的优点,通过对传统倒装焊接工艺进行适当的更改,倒装焊接可应用于压力敏感芯片的小型化封装。采用静电封接工艺在普通硅压力敏感芯片上制作保护支撑硅基片,在硅压力敏感芯片的焊盘上制作金凸点,调整倒装焊接的工艺顺序和工艺参数,实现了绝压型硅压力敏感芯片的无引线封装,为压力传感器小型化开辟了一条新路。试验结果表明该封装方式可靠性高,寿命长,具有耐恶劣环境的特点。     

硅基光电子工艺中集成锗探测器的工艺挑战与解决方法

<正>锗探测器是硅基光电子芯片中实现光电信号转化的核心器件。在硅基光电子芯片工艺中实现异质单片集成高性能锗探测器工艺，是光模块等硅基光电子产品实现小体积、低成本和易制造的优先选择。本文讨论了硅基光电子芯片集成锗探测器在实际工艺中遇到的挑战和解决思路。硅基光电子芯片集成锗探测器主要挑战在于热预算兼容、金属污染防控及工艺结构的匹配三个方面。     

倒装器件用的硅接触技术

本文提出新的硅接触技术用来试验不同的倒装封装和芯片尺度封装。基本的硅接触技术由腐蚀进入硅基板的方形微加工槽口组成。槽口的尺寸和阵列反映封装的焊料凸点的结构和布局。因此焊料凸点紧挨靠在这些导电的槽口,以便进行测试和老化。通过与周边的金属互连实现电连接。槽孔能用不同方法形成,只要满足公差,封装凸点的其它机械性能、材料和电需求。随着凸点的尺寸和节距减小,槽口可以改变比例缩小尺寸,以便适应新的尺寸要求。这个新的接触技术比起其它标准接触技术有许多优点。     

倒装芯片互连凸点电迁移的研究进展

电子产品向便携化、小型化、高性能方向发展,促使集成电路的集成度不断提高,体积不断缩小,采用倒装芯片互连的凸点直径和间距进一步减小和凸点中电流密度的进一步提高,由此出现电迁移失效引起的可靠性问题.本文回顾了倒装芯片互连凸点电迁移失效的研究进展,论述了电流聚集和焊料合金成分对凸点电迁移失效的影响,指出了倒装芯片互连凸点电迁移研究亟待解决的问题.     

GaAs芯片上倒装Si芯片的金凸点高度与键合工艺参数优化

随着射频集成电路向小型化、高集成方向发展，基于金凸点热超声键合的芯片倒装封装因凸点尺寸小、高频性能优越成为主流技术之一。以GaAs芯片上倒装Si芯片的互连金凸点为研究对象，通过有限元仿真方法，分析了温度和剪切力作用下不同高度金凸点的等效应力，得到金凸点的最优高度值。通过正交试验，研究键合工艺参数(压力、保持时间、超声功率、温度)对金凸点高度和键合强度的影响规律。通过可靠性试验，验证了工艺优化后倒装焊结构的可靠性。结果表明：键合工艺参数对凸点高度的影响排序为压力>超声功率>温度>保持时间，对剪切力的影响排序为压力>超声功率>保持时间>温度。     

多金球凸点倒装片技术

文章提出了一种在IC芯片的一个I/O端制作多个金球凸点的倒装片IC焊盘设计和金球凸点芯片制作的方法。在一个I/O端制作多个金球凸点,在芯片安装时可以提高芯片安装的机械强度,进而提高芯片安装的可靠性。多焊盘芯片也可用于制作KGD。     

硅基太赫兹技术及未来趋势

不同于传统的太赫兹组件,基于硅基的太赫兹系统在大规模使用情况下具有成本低,尺寸小,集成度高,操作性强,更容易实现大阵列等特点。近10年来,随着硅基半导体技术的快速发展和硅基工艺晶体管的截止频率提升,硅基太赫兹系统芯片的设计发展迅猛。本文将主要从硅基太赫兹源、硅基太赫兹成像芯片、硅基太赫兹通信芯片、硅基太赫兹雷达芯片四个方面对当前的硅基太赫兹系统芯片的研究现状和发展趋势进行综述。     

基于锗量子点的硅基发光器件

硅基光源是实现硅基集成光电子芯片的核心器件,虽然近年来国内外已经取得多项重要成果,但适合于下一代大规模光电集成芯片的小尺寸、低功耗、工艺兼容的高效硅基发光器件仍然缺乏。文章介绍了基于嵌入光学微腔中的锗量子点实现硅基发光器件方面的研究成果,通过将分子束外延生长的锗自组装量子点嵌入硅光子晶体微腔中,实现了室温下处于通信波段的共振发光。通过在图形化衬底上生长实现锗量子点的定位,并精确嵌入光子晶体微腔中,实现了基于锗单量子点的硅基发光器件。     

应用于柔性电子的超薄硅基芯片研究进展北大核心

柔性电子技术在近些年得到了快速发展，越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路，但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化，并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎，导致芯片性能退化甚至失效。因此，超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下，文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展，介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术，并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望，为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。     

倒装芯片热电极键合工艺研究

文章将论述一种无掩模制造细小焊料凸点技术。利用热电极键合工艺将带有凸点的倒装芯片焊到基板上。此项工艺能将间距小至40μm的倒装芯片组装到基板上。文章也论述了间距为40μm、电镀AuSn钎料凸点的倒装芯片组装工艺技术。金属间化合物相的形成对焊点可靠性有重要影响,尤其是对于细小焊点。文中研究了金属间化合物相的形成与增加对可靠性的影响。讨论分析了热循环和湿气等可靠性试验结果。     

金凸点的打球法制作与可靠性考核

本文采用打球法在芯片上制作金凸点，并将凸点倒装焊接在Ti/Ni/Au多层金属化的LTCC基板上。利用扫描电镜观察凸点形貌，X射线透射研究倒装互连状况，并通过接触电阻和剪切强度对凸点倒装焊的可靠性进行了考核。     

新型硅基3D异构集成毫米波AiP相控阵列

基于硅基3D异构集成工艺,提出了一种低剖面、轻质化2×2硅基毫米波AiP阵列,内部集成了微带贴片天线阵列、单通道Ga As收发放大芯片、四通道SiGe幅相多功能芯片和电源调制电路等。采用硅片与低介电常数材料相结合的方式,降低天线衬底的复合介电常数,提升辐射效率和增益。通过高深宽比TSV和高密度微凸点,实现微波信号、数字信号和电源的垂直传输,对外采用标准的BGA端口。测试结果表明:在34～36 GHz内,2×2硅基AiP的等效全向辐射功率大于31.5 dBm,接收增益大于22 dB,射频输入口回波损耗小于-13 dB,具有5位移相、5位衰减功能,外形尺寸为12.0 mm×14.0 mm×2.6 mm,重量仅为0.75 g,可实现±30°的波束扫描。