自防护复合焊膏在微系统T/R组件封装中的应用

微系统封装由于极大提升了整个系统的功能与性能，已经逐步成为T/R组件最为重要的封装方式。航空、航天、军事、汽车等领域中的雷达等电子产品均对轻小型微系统T/R组件有着迫切的需求，但是目前微系统T/R组件常采用的低温/高温共烧陶瓷电路基板，与电装复合介质电路板之间的热膨胀系数失配度较大，极易造成中间连接的焊球（柱）焊点界面开裂，进一步造成整个系统的失效。针对HTCC基板与电路基板之间焊球的封装失效现象进行了研究，提出了一种复合添加环氧树脂制备自防护焊膏进行封装的工艺新方法，观察了封装界面的组织形貌并记录了焊点力学性能的演化规律，归纳并总结自防护焊膏提升可靠性的机理，为加速T/R组件微系统化的进一步落地提供了借鉴和指导。     

LTCC基板与高硅铝合金大面积焊接工艺参数优化

基于低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板和高硅铝合金封装载体互联的多通道T/R组件对互联界面质量要求高。为了优化大尺寸LTCC基板与高硅铝合金载体钎焊后的互联强度,该文采用试验设计方法设计了大面积LTCC基板与CE11高硅铝合金载体,并进行了焊接试验,利用主效应法识别出影响焊接强度的关键工艺因素是183～140℃内降温速率及焊接峰值温度,并采用回归分析法得到以上两类参数与界面焊接强度的关系模型。通过基于随机梯度下降的Adam算法得到最优的焊接工艺参数：降温速率为0.967℃/s,峰值温度为230℃。基于优化后的工艺参数可得验证样件界面焊接强度为23.6 MPa,与优化后模型预测值的相对误差为2.1%,这证明该文的研究对大尺寸基板与高硅铝合金载体钎焊后界面强度有显著的预测和提升作用。     

钛板与陶瓷板(Al2O3)的软钎焊

介绍了某雷达T/R组件上用作接地散热金属板的钛板与以Al2 O3陶瓷为基板的电路板间的软钎焊技术。就如何实现钛板软钎焊 ,有效保证软钎焊质量的关键工艺技术作了详细说明。     

基于硅基堆叠SIP技术的超宽带T/R组件

传统的超宽带T/R组件采用的是两维砖块式结构,体积和重量已不适应目前小型化、低剖面、易共形的相控阵天线要求。文中提出的基于硅基堆叠系统级封装(SIP)技术,将四通道的射频芯片高度集成在硅基介质基板上,将多层介质基板厚金压合,实现多层堆叠的三维封装。通过采用芯片多功能集成技术和超宽带射频信号的垂直互连技术,设计出三维堆叠的四通道超宽带T/R组件。T/R组件带宽为6 GHz～18 GHz,单通道的发射功率优于23 dBm,接收增益优于20 dB,可实现6位数控衰减及6位数控移相,尺寸仅有13.0 mm×13.0 mm×3.4 mm。该技术可以实现多通道超宽带T/R组件的SIP封装,有利于工程应用。     

T/R组件基板电极区的互连可靠性

采用化学镀Ni/Pd/Au新工艺制作了T/R组件基板电极区,对比研究了在化学镀Ni/Au基板和Ni/Pd/Au基板上引线键合和钎焊的性能。结果显示:化学镀Ni/Pd/Au基板经过200℃烘烤处理6 h后,φ25μm金丝的引线键合强度大于0.08 N(8 gf),0402元件的焊点剪切强度大于4.9 N(500 gf),引线键合和钎焊性能均优于化学镀Ni/Au基板,有效地提高了T/R组件互连可靠性。     

高导热氮化硅覆铜板在功率器件中的应用可靠性

采用活性金属钎焊技术制备Cu/Si3N4/Cu陶瓷覆铜板,在-65～150℃温度条件下经历500次温度循环后,基板无裂纹、翘起、起皮等缺陷.对基板进行微电子组装和可靠性试验,基板与芯片的焊接浸润性较好,焊接强度及长期可靠性满足标准要求.基板粘接元器件后无渗胶现象,且环境组考核合格.在基板上键合4种常用规格的铝丝,键合后...     

LTCC高精密封装基板工艺技术研究

将激光修调、化学镀、光刻等技术与常规低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramic,LTCC)基板工艺技术相结合,对LTCC高精密封装基板的制作工艺进行开发和优化,并利用9K7材料进行了基板试制。结果显示,基板表面线条细度达到(50±5)μm,表面导体图形位置精度优于±10μm。基板表面Ni/Pd/Au镀层可焊性/耐焊性优良,2 mm×2 mm焊盘的锡铅焊接拉力强度达到2.8 kg以上,25μm金丝的键合强度达到10 g以上。基板表面阻焊开口尺寸达到(80±10)μm,具有良好的阻焊性能。对试制的LTCC高精密封装基板进行了装配和测试,在12 mm×13 mm的尺寸上实现4颗射频芯片的倒扣装配,功能模块在W波段具有良好的射频性能。LTCC高精密封装基板显现出高密度、高性能封装能力。     

微组装中的LTCC基板制造技术

微组装是指在高密度多层电路基板上,采用微焊接和封装工艺将构成电路的各种半导体集成电路芯片或微型器件组装起来,形成高密度、高可靠的立体结构.通过对微电子组装及LTCC基板制造技术国内外发展、应用概况介绍,分析了LTCC基板材料技术、低温共烧技术等关键技术的发展方向.     

基于氮化铝技术的X波段瓦片式T/R组件的研制

有源相控雷达阵的发展对关键部件T/R组件的体积和重量提供了更高的要求。为满足这一要求,设计了一种基于氮化铝(Al N)技术的X波段瓦片式T/R组件,该组件突破传统的瓦片式T/R组件设计理念和实现方式,封装形式为表贴型,仅由一块基板组成,且功能齐全。组件重量为6 g,很好地满足了有源相控雷达阵对T/R组件小型化、轻量化的要求。     

耐高过载LTCC一体化LCC封装的研制

通过封装结构设计及其制造工艺流程和LTCC基板加工、围框与基板共晶焊接、平行缝焊封盖等制造工艺的研究,成功研制了适于多芯片、多元器件微电子模块的LTCC一体化LCC封装外壳,封装气密性满足国军标要求,能够达到抗25000g机械冲击应力的耐高过载水平。     

基于金基钎料的毫米波T/R组件连接技术研究

介绍了对金锡(Au-Sn)及金锗(Au-Ge)二元合金相图、Au-Sn及Au-Ge钎料的综合性能,讨论了Au-Sn及Au-Ge钎料在芯片封装领域的应用.基于金基钎料(Au-Sn、Au-Ge)采用BTU烧结炉研究了毫米波T/R组件连接技术,研究了芯片共晶焊接技术和组件气密封装技术.试验结果表明,共晶焊接试验芯片通过X-ray检测焊透率高于95%,焊接接头剪切强度满足国军标要求;组件气密封装试验组件气密性达到10-10Pa·m3/s,毫米波T/R组件电性能测试满足设计要求.     

共烧多层陶瓷基板制造技术

本文对共烧多层陶瓷基板制造技术作了较为全面的探讨，详细分析和研究了它的工艺物性和材料系统特性。在分析和研究过程中用大量的数据和实例说明共烧多层陶瓷基板技术在微组装领域具有强大的生命力。事实表明，共烧多层陶瓷基板制造技术在未来的微电子封装技术中将发挥重要作用。     

雷达数字化收发系统芯片设计与实现

在数字阵列雷达系统发展过程中,数字T/R组件设计一直是研究的重点。传统的数字T/R组件设计方法大都是微波和数字独立设计,无法进一步提高雷达系统集成度。针对这一问题,论述了一种基于微系统封装技术的雷达数字T/R组件设计方法,在自主设计的微波及数字芯片基础上,通过仿真建模分析,将低噪声接收、收发变频、模数/数模转换、数字下变频,以及直接数字频率合成等功能集成在一个系统封装上,形成了一个单片雷达数字化收发系统芯片。经测试,该雷达数字化收发系统芯片性能指标满足数字阵列雷达系统要求,研究成果已在某数字阵列雷达试验系统中成功应用。     

电子封装与组装焊点界面反应及微观组织研究进展

软钎焊焊点界面反应是连接金属的最古老的冶金工艺过程。随着倒装芯片(FC)、球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)等面封装技术的兴起,近年来Sn基钎料被广泛应用于微电子制造,包括芯片和基板之间的封装互连以及基板与印制电路板之间的组装互连。这就需要系统地研究Sn基钎料焊点界面反应及微观组织。从形态学、热力学和动力学的角度回顾总结了SnPb共晶钎料、高Pb钎料和无Pb钎料与Cu、Ni、Au/Ni/Cu、PdAg焊盘之间的界面反应。     

基于MCM技术的X波段四通道T/R组件设计

T/R组件作为雷达系统的最重要部件之一,它的性能直接影响了整个雷达系统的探测效果,T/R组件的小型化、低成本化将大幅度促进雷达系统的发展。本文采用LTCC基片、陶瓷基片等简单成熟工艺,利用高密度封装技术—多芯片组件(Multi-Chip Module,简称为MCM)技术实现了X波段T/R组件的设计。该封装设计具有集成度高、散热性好和可靠性高等特点,可应用于X波段二维有源相控阵T/R子阵的工程研制。     

一种集成环行器的X波段三维异构集成T/R模组

微电子机械系统(MEMS)环行器被广泛应用于射频(RF)T/R微系统中，解决共用天线且收发隔离的问题。基于硅基三维(3D)异构集成工艺，设计了一种集成MEMS环行器的X波段T/R模组。该模组以高阻硅为介质基板，在硅基板上、下表面电镀金属图形，并堆叠多层硅基晶圆，在硅基模组上封装了集成无源器件(IPD)环行器，完成了多种微波芯片和MEMS环行器的系统级封装(SiP),将环行器紧凑集成在硅基T/R模组中。模组尺寸为12.0 mm×11.3 mm×2.0 mm。测试结果表明，在8～12 GHz频带内，模组接收通道增益为27 dB,接收通道噪声系数小于3.2 dB;发射通道增益为33 dB,饱和输出功率大于2 W。     

氮化铝封装外壳引脚焊接强度研究

为了契合整机装备及系统级封装的高可靠需求,对氮化铝封装外壳引脚焊接强度进行研究。通过设计有引脚氮化铝陶瓷封装模型,采用拉力试验机对钎焊后的金属引脚进行垂直拉力和90°剥离力试验,研究了镀镍层厚度、钎料量、钎焊结构对金属引脚与陶瓷银铜共晶钎焊结合力的影响。结果表明:随着陶瓷镀镍层厚度及钎料量的增加,钎焊后的结合力有下降的趋势;不同的钎焊结构导致金属引脚受力失效模式不同,采用引脚打弯的焊接结构可有效提高金属引脚的焊接强度,满足工程化应用需求。     

LTCC多层微波互连基板布局布线设计及制造技术

采用低温共烧陶瓷 (LTCC)技术制造多层微波互连基板 ,可以研制出高密度的T/R组件。讨论了多层基板中微带线和带状线的结构及其优化设计技术 ,介绍了制造工艺流程和关键工艺难点。     

高速多功能信号处理MCM的设计与制作

以一款T/R组件中的实用控制电路为对象,研究了基于多层陶瓷电路基板的MCM结构设计.针对高速信号的MCM多层基板布线技术及多层陶瓷基板的制作技术,研制出具有高速电路性能的实用化MCM组件,其体积和重量大幅度减少,基板层数达到12层,最小线宽/线间距0.2mm,组装密度57%.     

基于LTCC 厚薄膜混合基板的Ka 波段T/ R 组件封装技术

收发组件的集成封装技术是毫米波二维有源相控阵领域应用研究的重点和难点。文中采用基于低温共烧陶瓷厚薄膜混合基板制造工艺技术,同时结合先进的微组装工艺,实现了Ka 波段八单元组件的高精度、高密度及气密封装;给出了收发组件的封装模型,通过仿真与实测对比着重分析了垂直互联、功率分配/ 合成网路及通道隔离的提升等关键技术,并测试了无源组件的微波性能。结果表明:该集成封装技术能够满足二维毫米波相控阵天线对T/ R 组件小型轻量化和高组装密度的技术要求。