3D封装玻璃通孔高频特性分析与优化

建立了3D封装玻璃通孔(TGV)电磁仿真分析模型,对TGV高频信号特性进行了分析,得到了回波损耗S11仿真结果,并研究了信号频率、通孔类型、通孔最大直径、通孔高度、通孔最小直径对S11的影响。选取TGV关键结构通孔最大直径、通孔高度、通孔最小直径尺寸为设计参数,以TGV在信号频率10 GHz下的S11作为目标值,采用响应曲面法,设计17组试验进行仿真,并拟合了TGV S11与其关键结构参数的关系模型。结合遗传算法对拟合模型进行优化,得到TGV S11最优的组合参数:通孔最大直径65 μm、通孔高度360 μm、通孔最小直径尺寸44 μm。对最优组合参数进行验证,发现最优参数组合仿真结果较基本模型S11减小了1.593 5 dB,实现了TGV的结构优化。     

基于TGV工艺的三维集成封装技术研究

面向未来高速与高密度封装领域,基于玻璃基的TGV技术具有衬底损耗低、基板材料成本低、体积尺寸小、高密度集成等优点,成为三维集成技术的重点发展方向.尤其是在毫米波天线、射频前端等大带宽、低损耗高频传输器件的研制中,TGV技术有着广阔的应用前景.针对石英玻璃基板,开展TGV成孔关键技术研究,突破高深宽比TGV结构的研制技术...     

玻璃基三维集成技术领域系列研究新进展

<正>三维集成是后摩尔时代集成电路发展的主要技术途径。玻璃通孔（TGV）技术与传统的三维封装技术相比,有着成本低、高频损耗小、集成度高、热膨胀系数可调等显著优势,已成为国内外研究的热点,被英特尔誉为“新的游戏规则改变者”。电子科技大学张继华教授团队在国内率先开启三维集成玻璃通孔材料和集成技术研究,联合成都迈科科技有限公司在新型可光刻玻璃基板、超细玻璃通孔及超高深径比通孔填充等方面取得了一系列新进展。一、可光刻玻璃材料介电损耗控制方法     

高散热性能TGV转接板

随着玻璃通孔(TGV)转接板在微波系统集成中的应用越来越广泛,其微波大功率应用情况下的散热性能成为研究重点。针对TGV转接板高效散热性能的要求,进行TGV散热结构的设计和性能分析。建立TGV转接板封装集成结构的有限元模型,设计TGV转接板铜柱阵列散热结构。通过TGV工艺制作TGV高密度阵列。在4.82~14.47 W功率范围内对TGV转接板的散热性能进行测试,相应的TGV散热结构区域的热流密度为40.03~120.18 W/cm²,测得热阻芯片表面温度高达54.0~126.5℃,低于微波功率芯片最高结温150℃,可以满足大功率微波系统集成高效散热的需求。     

空心硅通孔的设计及其传输性能

硅通孔(TSV)能够实现信号的垂直传输,是微系统三维集成中的关键技术,在微波毫米波领域,硅通孔的高频传输特性成为研究的重点。针对微系统三维集成中,无源集成的硅基转接板的空心TSV垂直传输结构低损耗的传输要求,进行硅通孔的互连设计和传输性能分析。采用传输线校准方式,首先在硅基转接板上设计TSV阵列接地的共面波导(CPW)传输线和带TSV过孔的传输结构,并分别进行仿真分析,计算得出带TSV过孔的传输结构的插入损耗;然后通过后道TSV工艺,在硅基转接板上制作传输线和带TSV过孔的传输结构,用矢量网络分析仪法测试传输线和带TSV过孔的传输结构的插入损耗;最后计算得到单个TSV过孔的插入损耗,结果显示在0.1～30 GHz频段内其插入损耗S21≤0.1 dB,实现了基于TSV的低损耗信号传输。     

圆片级封装用玻璃通孔晶片的减薄工艺北大核心

对圆片级封装用玻璃通孔（TGV）晶片的减薄加工工艺进行了研究并最终确定出工艺路线。该减薄加工工艺主要包括机械研磨及化学机械抛光（CMP）过程。通过机械研磨,玻璃通孔晶片的残余玻璃层及硅层得到有效去除,整个晶片的平整度显著提高,用平面度测量仪测试该晶片研磨后的翘曲度与总厚度变化（TTV）值分别为7.149μm与3.706μm。CMP过程使得TGV晶片的表面粗糙度大幅度降低,经白光干涉仪测试抛光后TGV晶片的表面粗糙度为4.275 nm。通过该减薄工艺加工的TGV晶片能够较好满足圆片级封装时的气密性要求。     

玻璃通孔技术研究进展

近年来,随着5G、可穿戴设备、智能手机、汽车电子、人工智能等新兴领域蓬勃兴起,集成电路应用正向着多元化应用方向发展,先进三维封装技术也逐渐成为实现电子产品小型化、轻质化、多功能化的重要手段.玻璃通孔(TGV)互连技术具有高频电学特性优异、成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等应用优势,在射频器件、微机电系统(MEMS)封...     

芯片三维互连技术及异质集成研究进展

集成电路的纳米制程工艺逐渐逼近物理极限,通过异质集成来延续和拓展摩尔定律的重要性日趋凸显。异质集成以需求为导向,将分立的处理器、存储器和传感器等不同尺寸、功能和类型的芯片,在三维方向上实现灵活的模块化整合与系统集成。异质集成芯片在垂直方向上的信号互连依赖硅通孔（TSV）或玻璃通孔（TGV）等技术实现,而在水平方向上可通过再布线层（RDL）技术实现高密度互连。异质集成技术开发与整合的关键在于融合实现多尺度、多维度的芯片互连,通过三维互连技术配合,将不同功能的芯粒异质集成到一个封装体中,从而提高带宽和电源效率并减小延迟,为高性能计算、人工智能和智慧终端等提供小尺寸、高性能的芯片。通过综述TSV、TGV、RDL技术及相应的2.5D、3D异质集成方案,阐述了当前研究现状,并探讨存在的技术难点及未来发展趋势。     

一种基于HTCC技术的收发组件一体化外壳

设计了一款基于HTCC技术的双通道收发组件一体化外壳.在传输微波信号方面,利用HFSS软件设计射频传输通道,采用地孔优化设计和阻抗匹配的方法优化传输端口和基板内部传输线,改善外壳微波特性.测试结果显示,在10MHz～8GHz的范围内,射频端口和异面传输线插入损耗小于0.30dB.在外壳结构设计方面,利用Abaqus软件...     

超薄荫罩式PDP放电单元玻璃基板形变分析

超薄荫罩式PDP是在传统的荫罩式PDP结构的基础上提出的一种新型结构.它采用超薄玻璃作为前、后玻璃基板代替原来的玻璃基板,使重量减轻、厚度减薄,并且以超薄玻璃本身充当介质层,使得结构更加简单.用ANSYS软件模拟超薄玻璃作为前后玻璃基板及介质层,其形变受玻璃厚度、放电单元开口面积、玻璃的材料等因素的影响情况.研究结果为超薄荫罩式PDP的设计提供理论依据.     

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。     

基于BGA互联的毫米波模块三维集成设计

设计了一种利用微波基板作为转接板的毫米波系统级封装（System in Package,SIP）模块。采用球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)作为射频信号层间垂直互联传输和隔离结构,实现了三维集成毫米波模块的低损耗垂直传输。对样件测试结果显示,在28~31 GHz频率范围之间,其端口驻波小于1.5,增益大于30 dB。该三维集成结构简单,射频传输性能良好,其体积仅为传统二维平面封装结构的20%,实现了模块的小型化,可广泛用于微波和毫米波电路与系统。     

Ka波段基片集成波导带通滤波器的设计

基片集成波导(SIW)是近年发展起来的一种新型微波传输结构。应用基片集成波导技术,通过实现耦合腔间的正负耦合,设计了应用于毫米波的交叉耦合滤波器。经三维电磁仿真,通带回波损耗大于22 dB,最小插入损耗小于1.5 dB。仿真结果表明该滤波器具有极高的实际应用价值。     

微屏蔽三线对称结构带通滤波器设计

对薄膜支撑空腔型微屏蔽传输线进行分析,提出微屏蔽传输线的物理结构。为了验证微屏蔽传输线在毫米波应用的优势,利用类比平行耦合微带线滤波器的方法设计了一种4阶切比雪夫三线对称结构微屏蔽线滤波器。通过对该微屏蔽腔体结构进行HFSS仿真,得到中心频率35 GHz的宽带滤波器,带宽15 GHz,带内插损小于0.5 dB,带外抑制>40 dB@53 GHz,器件尺寸8.24 mm×1.5 mm×0.65 mm。该设计为基于平面传输线的滤波器在毫米波频段的实现提供了一种可行的方法。     

一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现

滤波器是微波毫米波电路与系统中一个重要的部件。利用基片集成波导(substrateintegratedwaveguide——SIW)技术设计并用印制电路板实现了一种应用低阻-高阻短微带线作补偿的基片集成波导滤波器,仿真与实验结果吻合良好,中心频率为5. 8GHz,相对带宽4. 95%,插损小于1. 3dB。该滤波器具有具有体积小、重量轻、容易加工和集成等优点。     

A PARALLEL COUPLED-LINE FILTER USING VLSI BACKEND INTERCONNECT WITH HIGH RESISTIVITY SUBSTRATE

This paper reports our progress in developing parallel coupled-line filters based on Si-based VLSI backend interconnects for millimeter-wave applications. The resonant frequency of this coupled-line filter increases with increasing spacing-gap and with increasing IDM thickness. By using high resistivity substrate, the parallel coupled-line band-pass filter is extremely effective in reducing substrate loss, and also provides very low insertion loss, even at the millimeter-wave regime. In addition, the parallel coupled-line filter suitable for advanced system-on-a-chips at the millimeter wave application achieves high performance characteristics, which show low insertion loss, wide band, and compatibility with standard VLSI process.     

基于SIW技术的毫米波滤波器研究与设计

基于基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）结构设计了两款四阶的耦合带通滤波器,使用三维全波电磁场仿真软件HFSS对设计的两款滤波器进行了仿真设计和优化.由仿真结果分析得出,两款滤波器的工作频率均位于毫米波频段.第一款SIW滤波器实现了切比雪夫型响应,中心频率为20 GHz,带宽为2 GHz,通带内的插入损耗低于1.5 dB,回波损耗低于-20 dB,在阻带中对信号的衰减程度可以达到50 dB.第二款SIW滤波器实现了准椭圆函数型的响应,中心频率为29.1 GHz,带宽为300 MHz,通带内的插入损耗低于1 dB,回波损耗低于-20 dB,在通带到阻带的过渡中实现了两个陷波点.仿真结果表明,在毫米波滤波器设计中引入SIW结构,有利于优化滤波器尺寸,得到较好的滤波器性能指标,是毫米波滤波器发展的一个重要方向.     

传输线变压器相位补偿技术及其应用

传输线变压器是在短波和超短波频段使用广泛的重要器件,根据传输线变压器原理设计制造的器件具有结构紧凑、功率容量大、频带宽、损耗小等优点.该文研究了利用慢波线原理和相位补偿技术克服传输线变压器对于传输线电长度的限制,使其适用频率向s波段以上扩展的方法.文中给出了1:4阻抗变换器电路的传输损耗和高低端输入阻抗理论公式并对其进行了讨论.对所设计的S波段1:4阻抗变换器及功率合成器进行了仿真分析并设计制作了实物.仿真和实测结果表明,利用慢波线原理和相位补偿后的传输线变压器能够适用s波段及以上微波器件.