基于埋置式基板的3D-MCM封装结构的研制

研制一种用于无线传感网的多芯片组件(3D-MCM).采用层压、开槽等工艺获得埋置式高密度多层有机(FR-4)基板,通过板上芯片(COB)、板上倒装芯片(FCOB)、球栅阵列(BGA)等技术,并通过引线键合、倒装焊等多种互连方式将不同类型的半导体芯片三维封装于一种由叠层模块所形成的立体封装结构中;通过封装表层的植球工艺形成与表面组装技术(SMT)兼容的BGA器件输出端子;利用不同熔点焊球实现了工艺兼容的封装体内各级BGA的垂直互连,形成r融合多种互连方式3D-MCM封装结构.埋置式基板的应用解决了BGA与引线键合芯片同面组装情况下芯片封装面高出焊球高度的关键问题.对封装结构的散热特性进行了数值模拟和测试,结果表明组件具有高的热机械可靠性.电学测试结果表明组件实现了电功能,从而满足了无线传感网小型化、高可靠性和低成本的设计要求.     

基于MCM-D工艺的3D-MCM工艺技术研究

基于MCM-D薄膜工艺,开展了3D-MCM相关的无源元件内埋置、芯片减薄、芯片叠层组装、低弧度金丝键合、芯片凸点,以及板级叠层互连装配等工艺技术研究。通过埋置型基板、叠层芯片组装、板级叠层互连,实现了3D-MCM结构,制作出薄膜3D-MCM样品;探索出主要的工艺流程及关键工序控制方法,实现了薄膜3D-MCM封装。     

基于埋置式基板的三维多芯片组件的翘曲研究

 采用粘塑性有限元焊球模型以及大形变理论研究了三维多芯片组件(3D-MCM)的翘曲形态特征及其成因,结果表明基板腔室的存在使埋置式基板形成了双弓形翘曲形态,焊球的粘塑性使组件在温度循环中出现了翘曲回滞现象.基板中心空腔能改变基板翘曲形态,有利于减小基板翘曲,并有利于提高倒扣焊器件的热机械可靠性.底充胶能够增强3D-MCM的互连强度,并且能够有效降低3D-MCM温度循环后的残留翘曲度.底充胶的热膨胀系数(CTE)过高可能引发3D-MCM新的失效模式.3D-MCM的云纹干涉实验结果与数值分析结果相符较好.     

基于TSV硅转接板封装结构的力学可靠性分析

TSV硅转接板是3D IC封装技术的一项重要应用,其力学可靠性是影响系统集成的关键问题。以某TSV硅转接板封装结构为对象,采用有限元方法开展了封装、服役过程中应力应变特性和热疲劳寿命研究,分析了基板材料对封装结构力学可靠性的影响,提出了基板材料优选思路。论文提出的分析方法可用作此类封装结构设计优化以及结构力学可靠性初步验证的手段,可以提高设计效率,缩短研制周期。     

基于MCM-C工艺的3D-MCM实用化技术研究

基于MCM-C(陶瓷厚膜型)工艺,实现了三维多芯片组件(3D-MCM)封装。解决了多层基板制作、叠层间隔离及垂直定位互连等关键工艺问题。制作出层间为金属引线互连结构的3D-MCM样品。该样品具有体积小、重量轻、可靠性高等优点。经使用测试,样品的技术指标完全合格,使用情况良好。     

基于FCBGA封装应用的有机基板翘曲研究

有机基板作为IC封装的重要载体,其制造材料的特性对封装工艺的稳定性及可靠性有重要影响。针对倒装芯片球栅阵列（FCBGA）有机基板在再流焊过程中的翘曲问题,使用热形变测试仪研究了不同尺寸和芯板厚度的有机基板在再流焊过程中的共面性及形变情况,研究FCBGA有机基板的翘曲行为。针对大尺寸FCBGA有机基板在再流焊过程中的翘曲问题,从脱湿、夹持载具以及再流焊曲线优化等方面提出改善措施,为FCBGA有机基板的封装应用提供参考。     

基于Maxwell模型的树脂系基板中埋置电容研究

采用Maxwell模型描述树脂系基板中埋置电容的黏弹性变形行为,获得了埋置电容及阻焊膜的Maxwell模型本构方程。对埋置式基板进行了有限元仿真,重点分析了其中的埋置电容在加速温度循环条件下的热机械变形,得出埋置电容变形分布是从其两侧边角位置向内变形量逐渐增大,中间两侧边缘处变形最大,研究了热机械变形对埋置电容的电容量的影响,在此基础上针对典型滤波电路分析了电容量变化对电路可靠性的影响。结果表明,Maxwell模型可以合理描述埋置电容的变形行为并可用于分析系统封装中黏弹性材料可靠性及为埋置无源器件电性能分析提供了参考。     

接收前端3D封装结构的可靠性模拟分析

针对三维芯片封装技术的需求,设计了一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)的接收前端3D封装结构,通过有限元模型模拟分析了其可靠性。首先通过恒定加速度加载分析研究了焊盘结构可靠性;然后通过预应力模态分析研究了3D封装整体结构模态频率,通过疲劳可靠性分析研究了寿命预测模型;最后通过热模拟研究了稳态热分析以及热应力分析。结果表明:焊盘的应力应变以及位移满足其材料特性;3D封装整体结构谐振频率均在30 kHz以上;50%载荷作用下寿命为10⁶次循环,150%载荷作用下寿命为74561次循环;稳态热分析最高温度为54.2℃;热应力模拟最大应力为33.84 MPa。最终证明了该接收前端3D封装结构是可靠的,可应用在3D射频微系统封装结构设计中。     

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。     

封装体叠层中堆叠焊球的可靠性研究

针对封装体叠层中的堆叠焊球进行了有限元建模和应力分析,评估了TMV堆叠焊球这种新型焊接方式可能带来的可靠性隐患。通过仿真结果发现,堆叠焊球的应力集中比底部焊球更加严重,这说明热疲劳失效更容易发生在塑封胶穿孔中的堆叠焊球上,而原本针对底部焊球的可靠性测试标准则需要做出新的调整。此外,在两种不同的堆叠焊球成型中,雪人式焊球的应力集中比较水桶状焊球更加严重。通过参数研究可以发现,紧缩区域的宽窄程度是造成雪人式焊球应力集中的关键因素。     

基于TPM的安全嵌入式系统研究

针对嵌入式系统面临的安全问题,论文对嵌入式系统的体系结构进行研究,分析了嵌入式系统安全问题的特点,总结出嵌入式系统的安全策略,设计出基于可信平台模块TPM(Trusted Platform Module)的安全嵌入式系统的体系结构,使其能够从体系结构上较好地解决目前嵌入式系统面临的安全问题。     

基于嵌入式系统的实时控制模块设计与实现

提出一个使用C51单片机的嵌入式系统在通信测试仪器中实现实时控制功能的案例,给出了硬件及软件设计方案,并指出了设计中需注意的问题。该设计成功地应用于某通信测试仪器中,较好地实现了预期的目标。     

基于S3C2410的嵌入式LINUX下OLED模块驱动设计

对OLED显示模块和高性能的32位ARM920T系列微处理器进行了介绍,并使其有机结合构成本控制系统的显示终端,根据ARM S3C2410与OLED模块硬件接口电路的设计,对在嵌入式Linux 2.4.18下编写、编译和加载其接口驱动程序进行了详细阐述。实践表明,系统参数可以在OLED屏上完整显示,效果良好。     

基于复合基板微波电路设计的小型化TR组件

以HFSS软件对采用复合基板设计的C波段TR组件微波电路进行设计及仿真试验,结果显示其具备优良的电特性。制作完成后的产品体积较同行业内产品缩小了30.6%,此设计实现了组件小型化,为工程应用提供了理论支撑,提高了TR组件在收发系统中的使用效率。     

基于S3C2410的无线抄表手持终端设计

提出并初步实现了基于GPRS通信技术的三级架构的远程无线抄表系统,其中基于S3C2410处理器的抄表手持终端的设计开发为无线抄表系统的核心.该手持终端可用于家用三表的远程抄表,与传统的人工抄表、电话线抄表相比,极大地提高了效率,抄表手持终端的设计为远程抄表提供了一个高性能、低价格的抄表方案.该设计具有便于操作,实用性强的特点.     

基于嵌入式Linux和Arm的远程监控模块的设计

介绍了一套基于ARM平台和Uclinux操作系统远程配置模块的设计过程。系统主控微处理器选用了三星公司的S3C44B0X芯片,并根据需要扩展Flash和SDRAM存储器、以太网等硬件模块。软件上采用C/S架构,由通信程序、驱动程序、控制程序等部分组成。通过测试,系统实现了局域以太网的接入,比较好的完成基于Internet的设备监控功能,有一定的实用价值。