毫米波硅基SiP模块设计

设计了一款采用硅基板作为载体的毫米波上变频微系统系统级封装(System in Package, SiP)模块。该模块利用类同轴硅通孔(Through-Silicon-Via, TSV)结构解决了毫米波频段信号在转接板层间低损耗垂直传输的问题。该结构整体采用四层硅基板封装,并在封装完成后对硅基射频SiP模块进行了测试。测试结果显示,在工作频段29～31 GHz之间,其增益大于27 dB,端口驻波小于1.4,且带外杂散抑制大于55 dB。该毫米波硅基SiP模块具有结构简单、集成度高、射频性能良好等优点,其体积不到传统二维集成结构的5%,实现了毫米波频段模块的微系统化,可广泛运用于射频微系统。     

TSV垂直传输结构的射频特性研究北大核心CSCD

作为微波、低频信号垂直传输通路,硅过孔(Through silicon via,TSV)技术是实现射频微系统三维集成的核心技术之一。本文设计并加工了背靠背形式的TSV测试芯片,并使用探针台测试其射频性能。为了提取单个TSV垂直过渡结构的参数,对测试结果进行剥离。首先分析建立带冗余结构的等效电路模型;然后用多线TRL(Through-reflect-line)方法求得冗余结构的参数,代入等效电路模型中求解单个TSV垂直传输结构的传输特性;最后得到的TSV传输特性与仿真结果吻合,验证了剥离结果的合理性。     

TSV垂直传输结构的射频特性研究

作为微波、低频信号垂直传输通路,硅过孔(Through silicon via,TSV)技术是实现射频微系统三维集成的核心技术之一。本文设计并加工了背靠背形式的TSV测试芯片,并使用探针台测试其射频性能。为了提取单个TSV垂直过渡结构的参数,对测试结果进行剥离。首先分析建立带冗余结构的等效电路模型;然后用多线TRL(Through-reflect-line)方法求得冗余结构的参数,代入等效电路模型中求解单个TSV垂直传输结构的传输特性;最后得到的TSV传输特性与仿真结果吻合,验证了剥离结果的合理性。     

硅通孔(TSV)转接板微组装技术研究进展

以硅通孔(TSV)为核心的三维集成技术是半导体工业界近几年的研发热点,特别是2.5D TSV转接板技术的出现,为实现低成本小尺寸芯片系统封装替代高成本系统芯片(So C)提供了解决方案。转接板作为中介层,实现芯片和芯片、芯片与基板之间的三维互连,降低了系统芯片制作成本和功耗。在基于TSV转接板的三维封装结构中,新型封装结构及封装材料的引入,大尺寸、高功率芯片和小尺寸、细节距微凸点的应用,都为转接板的微组装工艺及其可靠性带来了巨大挑战。综述了TSV转接板微组装的研究现状,及在转接板翘曲、芯片与转接板的精确对准、微组装相关材料、工艺选择等方面面临的关键问题和研究进展。     

一种三维立体传输结构的分段式设计方法

随着信号频率以及芯片集成密度的持续增长,三维集成系统内部面临严重的耦合噪声问题。针对三维集成技术中广泛使用的硅通孔(TSV)和水平重布线层(RDL)构成的三维互连结构,提出了一种基于分段传输线(STL)的三维互连结构优化设计方案。通过将三维互连结构传输线按STL模式划分为数个传输线片段生成复数反射波,并运用基因算法(GA)筛选片段特征信息,从而优化反射波叠加效果,实现对传输过程中产生的信号损失进行补偿。仿真结果表明,该方法可以有效改善三维互连结构中由于耦合噪声造成的信号反射问题,提升系统传输性能。     

基于TSV技术的硅光转接板器件的研究

基于硅通孔(Through silicon via,TSV)技术的硅光转接板是实现2.5D/3D光电混合集成方案之一,TSV和再分布层(Redistribution layer,RDL)是集成系统中信号传输的关键组件。对基于硅光转接板的光电混合集成技术进行了介绍,研究了接地TSV排布对基于SOI衬底的TSV_RDL链路传输性能的影响,并展示了带有TSV_RDL链路结构的光电探测器的高频特性。该探测器3 dB带宽可以达到31 GHz,为基于硅光转接板的2.5D/3D光电混合集成的实现奠定了基础。     

2.5D硅转接板关键电参数测试技术研究

硅转接板是3D IC中实现高密度集成的关键模块,获取其技术参数对微系统的设计至关重要.以实际研制的一种2.5D硅转接板为研究对象,对大马士革铜布线(Cu-RDL)、硅通孔(TSV)关键电参数的测试结构与测试方法进行了研究,并对TSV电参数测试结构的寄生电容进行了分析.研究结果表明,研制的2.5D硅转接板中10 μm×8...     

Ka波段Si基微机械宽带垂直过渡

介绍了一种适用于三维毫米波集成电路的Si基微机械垂直过渡,该垂直过渡是两层0.1mm厚的共面波导传输线通过0.3mm厚中间层,在中间层采用了同轴结构,该同轴结构通过金属化通孔来实现。这一设计原理简单,结构简洁,便于优化设计,具有很宽的带宽和平坦的幅度响应。运用三维电磁场仿真软件对该垂直过渡结构进行了建模,并作了优化设计与仿真计算,运用微机械金属化通孔工艺和多层键合工艺研制了样品。在片测试结果表明该样品性能良好,在26.5～34.0GHz该过渡插入损耗小于3.5dB,带内起伏小于2dB。     

一种低损耗毫米波垂直互联设计

设计了一种利用球栅阵列(BGA)的毫米波垂直互联,解决了毫米波系统三维(3D)集成时层间信号互联的低损耗传输问题.根据传输线理论,利用电磁仿真软件对这种采用BGA的垂直互联进行了仿真,并对层间通孔半径、焊球半径、焊盘半径等对传输性能的影响进行了分析.样件测试结果显示,在28.4~30.4 GHz,其层间垂直传输损耗小于0.36 dB,反射小于-15 dB.该垂直互联结构简单、性能良好,可广泛用于毫米波微系统3D集成.     

硅基射频微系统三维异构集成技术

<正>南京电子器件研究所根据射频组件芯片化的发展趋势,在国内首先提出了硅基射频微系统架构,在203.2 mm(8英寸)硅晶圆上,建立起了TSV射频转接板的设计/工艺能力,通过基于TSV射频转接板的三维异构集成先进工艺技术,制备出硅基首款38 GHz异构集成收发芯片,研制出4层硅片堆叠集成的X波段硅基变频芯片,形成了1.0版本的射频微系统工艺规则和多用户流程能力。TSV尺寸(30:200)μm,可以支持4层硅片的圆片级堆叠。该工艺架构在DC-40 GHz的微波性能已通过了验证。