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金铝键合界面行为分析与寿命模型研究
张浩,周伟洁,李靖
随着电子封装技术的飞速发展,金铝键合工艺作为一种重要的金属间连接方式,在电子器件的制造过程中得到了广泛的应用。然而,在高温环境下,金铝键合界面的寿命会出现退化现象,直接影响整个电子系统的稳定性和寿命。设计不同温度下的高温加速寿命试验,对比分析不同时间条件下的金铝键合界面行为,研究金铝键合焊点的机械性能退化规律。同时,利用Arrhenius模型构建了金铝键合焊点的特征寿命与绝对温度的寿命应力模型,并根据寿命应力模型分别预测了焊点在非工作状态与工作状态下的特征寿命。
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张浩,周伟洁,李靖. 金铝键合界面行为分析与寿命模型研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10201-.
ZHANG Hao, ZHOU Weijie, LI Jing. Behavior Analysis and Lifetime Model Study of Gold-Aluminum Bonding Interfaces[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10201-.
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微纳铜材料的制备及其在封装互连中的应用*
彭琳峰,杨凯,余胜涛,刘涛,谢伟良,杨世洪,张昱,崔成强
半导体器件的快速发展对封装互连材料提出了更高的要求。微纳铜材料具有良好的导电、导热和机械性能。与常用的微纳银相比,微纳铜具有更强的抗电迁移能力和更低的成本,在封装互连领域被广泛应用。微纳铜材料的制备方法可分为化学法、物理法、生物法3类,其中化学液相还原法以低成本、高可控、工艺简单等优势占据重要地位。不同的封装互连工艺步骤需要不同形貌的微纳铜颗粒。微纳铜材料在封装互连中主要应用于芯片固晶、Cu-Cu键合、细节距互连等工艺,探讨了微纳铜材料在以上工艺中的应用,并对微纳铜材料在封装互连中的应用进行展望。
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彭琳峰,杨凯,余胜涛,刘涛,谢伟良,杨世洪,张昱,崔成强. 微纳铜材料的制备及其在封装互连中的应用*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10202-.
PENG Linfeng, YANG Kai, YU Shengtao, LIU Tao, XIE Weiliang, YANG Shihong, ZHANG Yu, CUI Chengqiang. Preparation of Micro-Nano Copper Material and Its Applications in Package Interconnection[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10202-.
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IMC厚度对混装焊点热疲劳寿命的影响研究*
冉光龙,王波,黄伟,龚雨兵,潘开林
焊点的疲劳寿命成为衡量其长期可靠性的关键指标。金属间化合物(IMC)厚度对焊点的疲劳寿命有着显著影响。研究IMC厚度对热循环条件下混装焊点疲劳寿命的影响,结果表明,随着IMC厚度的增加,焊点的热疲劳寿命不断降低。此外,焊点中应力和应变的分布受IMC厚度的影响较小,但其数值随着IMC厚度的增加而增加。同时,塑性应变也随着IMC厚度的增加而增加。基于Coffin-Manson模型得到混装焊点的热疲劳寿命与IMC厚度之间存在着对数关系。
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冉光龙,王波,黄伟,龚雨兵,潘开林. IMC厚度对混装焊点热疲劳寿命的影响研究*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10203-.
RAN Guanglong, WANG Bo, HUANG Wei, GONG Yubing, PAN Kailin. Study on the Effect of IMC Thickness on Thermal Fatigue Life of Hybrid Solder Joints[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10203-.
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面向高密度数字SiP应用的封装工艺研究
柴昭尔, 卢会湘, 徐亚新, 李攀峰, 王杰, 田玉, 王康, 韩威, 尹学全
面向高密度数字系统级封装(SiP)应用,采用多芯片一体化封装技术,在系统内部集成了数字信号处理器(DSP)以及外围的DDR3、SPI Flash、Nor Flash、Nand Flash、低压差稳压器(LDO)等多颗芯片,并基于高密度陶瓷封装基板及表面多层薄膜工艺实现了各芯片之间的高速互连。此外,利用无硅通孔转接板工艺完成了DDR芯片从引线键合到倒装的封装形式的重构,在保证传输距离的同时也保证了芯片封装尺寸的最小化。在35 mm×40 mm的封装尺寸内实现了一个具备数字信号处理功能的最小系统。所涉及到的技术为通用基础技术,可广泛应用于其他高密度封装产品中。
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柴昭尔, 卢会湘, 徐亚新, 李攀峰, 王杰, 田玉, 王康, 韩威, 尹学全. 面向高密度数字SiP应用的封装工艺研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10204-.
CHAI Zhao’er, LU Huixiang, XU Yaxin, LI Panfeng, WANG Jie, TIAN Yu, WANG Kang, HAN Wei, YIN Xuequan. Research on the Packaging Process of High-Density Digital SiP Applications[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10204-.
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适用于STT-MRAM的写电压产生电路设计
莫愁,王艳芳,李嘉威,陆楠楠
自旋转移力矩随机磁存储器(STT-MRAM)是一种新型的非易失性存储器,在各行各业均具有广泛的应用前景。STT-MRAM使用磁隧道结(MTJ)器件来存储信息,写电压通常是零温度系数的,但MTJ的临界翻转电压具有负温度特性,高温时写电压与临界翻转电压相差较大,影响器件寿命,低温时写电压与临界翻转电压接近,甚至可能低于临界翻转电压,导致写入困难。针对MTJ的临界翻转电压的负温度特性,设计了一款宽温区温度自适应的写电压产生电路,在-40~125 ℃下为MTJ提供稳定的写电压,实现宽温度范围尤其是低温下数据的正常写入,并提高了高温下器件的寿命。经过后仿真验证,该电路在-40~125 ℃温度范围内均能实现MTJ成功写入,且写入电压与临界翻转电压的差值在100 mV左右。
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莫愁,王艳芳,李嘉威,陆楠楠. 适用于STT-MRAM的写电压产生电路设计[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10301-.
MO Chou, WANG Yanfang, LI Jiawei, LU Nannan. Write Voltage Generation Circuit Design for STT-MRAM[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10301-.
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基于FPGA的高精度时间数字转换器设计与实现*
项圣文,包朝伟,蒋伟,唐万韬
高精度时间间隔测量是激光测距、雷达、示波器等多种科学和工程领域中的关键技术。为了提高测量的精确度,使用FPGA器件抽头延迟链实现高精度时间数字转换器(TDC),通过脉冲计数法和抽头延迟线法实现完整时钟周期和非完整时钟周期的测量,并提出一种使用锁相环(PLL)动态调相功能测量延迟链精度的方法,PLL调相精度为15.625 ps,通过多级延迟链级联取平均值的方式减小PLL调相精度引入的测量误差,最小测量误差为0.312 5 ps。以紫光同创Logos2系列FPGA芯片实现TDC的设计,仿真验证和板级测试结果证明,使用50级延迟链能实现非完整时钟周期的测量,测量精度为71 ps,TDC时间间隔测量范围小于4.295 0 ms。
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项圣文,包朝伟,蒋伟,唐万韬. 基于FPGA的高精度时间数字转换器设计与实现*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10302-.
XIANG Shengwen, BAO Chaowei, JIANG Wei, TANG Wantao. Design and Realization of High-Precision Time to Digital Converter Based on FPGA[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10302-.
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一种自激式推挽隔离变换电路设计
郭靖,孙鹏飞,袁柱六
电子设备供电常采用分布式供电架构,将一次电源通过直流-直流功率变换为电子设备所需的各种电压和功率。电子设备的端电压越来越低(如给MCU、FPGA等器件供电的电压为1.5~3.3 V),而电子设备中一些信号数字电路、驱动电路等需要电压为5 V或者12 V、功率约为1 W的小功率供电电源,同时需要隔离主功率电路和信号电路的相互干扰,保证信号电路的精密度和信号完整性,如果从一次电源母线直接进行功率变换,转换效率低、体积大、质量大。为满足电子设备的供电需要以及对效率、体积、质量的要求,基于Royer变换电路提出一种自激推挽式隔离变换电路,通过研究该电路的工作原理,进行模态分析,给出了关键元器件参数的计算与设计过程,在此基础上通过电路试验研制出样品,验证了其可行性。
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郭靖,孙鹏飞,袁柱六. 一种自激式推挽隔离变换电路设计[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10303-.
GUO Jing, SUN Pengfei, YUAN Zhuliu. Design of a Self-Excited Push-Pull Isolation Conversion Circuit[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10303-.
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一种正负电源供电伺服系统中的半桥驱动电路设计*
孙鹏飞,李昕煜,张志阳
针对正负电源供电的直流电机伺服系统,通常采用半桥驱动电路对电机进行调速与控制。相比于全桥驱动电路,半桥驱动电路结构简单,且节省功率器件,能够提高驱动效率,具有一定的应用优势。详细介绍了一种用于正负电源供电直流电机伺服系统中的半桥驱动电路的设计方法。介绍了电路的设计思路,对电路中的方波积分、脉宽调制、死区时间设置、电压自举及半桥驱动等模块的工作原理及设计方法进行了详细阐述,并通过仿真输出波形和样机实际输出波形验证了该设计方法的合理性。
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孙鹏飞,李昕煜,张志阳. 一种正负电源供电伺服系统中的半桥驱动电路设计*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10304-.
SUN Pengfei, LI Xinyu, ZHANG Zhiyang. Design of a Half-Bridge Drive Circuit for Positive and Negative Power Supply Servo System[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10304-.
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采用交叉耦合误差放大器的低压高增益LDO设计*
张锦辉,朱春茂,张霖
设计了一种低输入电压、高增益的LDO,其误差放大器采用交叉耦合结构来增大环路增益,并通过密勒电容和调零电阻的串联引入1个左半平面的零点,确保该电路的频率响应环路稳定性。采用0.35 μm标准CMOS工艺进行仿真,输入电压为1.5 V、负载最大电流为100 mA。仿真结果表明,构建的LDO可以将输出电压稳定在1.2 V,环路的低频增益在轻载的情况下高达122 dB,芯片面积为0.196 mm2,且相位裕度在重载情况下亦能做到大于58°,静态电流为21.2 μA。由于交叉耦合误差放大器的使用,电路的精度得到很大提高,负载调整率可以达到0.007%,所设计的LDO有较高的应用价值。
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张锦辉,朱春茂,张霖. 采用交叉耦合误差放大器的低压高增益LDO设计*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10305-.
ZHANG Jinhui, ZHU Chunmao, ZHANG Lin. Low-Voltage High-Gain LDO Design Using Cross-Coupled Error Amplifier[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10305-.
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基于SiP的半导体激光器恒温控制及驱动系统设计
蔡洪渊,康伟,齐轶楠,邵海洲,俞民良
恒定的温度环境及稳定的电流注入是半导体激光器稳定工作的重要条件。传统恒温控制系统和光源电流驱动系统采用电压基准源、运放、功率三极管、MOSFET等分立器件实现,大量分立器件导致了系统电路复杂、可靠性低等问题。利用系统级封装(SiP)技术,将恒温控制系统与光源电流驱动系统进行高密度集成,实现了小型化、集成化、低成本的设计。通过系统级电路和热仿真分析,确保器件设计的可靠性。测试结果表明,该器件的参数满足要求。
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蔡洪渊,康伟,齐轶楠,邵海洲,俞民良. 基于SiP的半导体激光器恒温控制及驱动系统设计[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10306-.
CAI Hongyuan, KANG Wei, QI Yi’nan, SHAO Haizhou, YU Minliang. Thermostatic Control and Drive System Design for Semiconductor Laser Based on SiP[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10306-.
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基于神经网络的PCB电源分配网络阻抗预测方法
段克盼,贾小云,韩东辰,蒋建伟,杨振英,郭宇
针对传统电源分配网络(PDN)建模及计算方法存在的局限性和高计算资源消耗问题,提出了一种基于深度学习的PDN阻抗预测方法(URPNet)。该方法在融合PCB不规则形状、多叠层信息及多种电容端口位置信息的基础上,采用U型编解码结构和残差单元来处理特征,通过多层感知机(MLP)及全连接(FC)层对特征进行解码和重构,从而提升网络的特征处理能力。实验结果显示,URPNet模型的决定系数R2达到0.999,均方根误差为0.431,相较于现有深度学习方法,URPNet在通用性较强的同时预测结果更准确。此外其计算速度快,能够在不到1 s的时间内完成预测,可以有效应对PDN设计中的挑战。
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段克盼,贾小云,韩东辰,蒋建伟,杨振英,郭宇. 基于神经网络的PCB电源分配网络阻抗预测方法[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10307-.
DUAN Kepan, JIA Xiaoyun, HAN Dongchen, JIANG Jianwei, YANG Zhenying, GUO Yu. Impedance Prediction Method of PCB Power Distribution Network Based on Neural Network[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10307-.
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大规模Flash型FPGA整体功能仿真验证方法研究
蔺旭辉,马金龙,曹杨,熊永生,曹靓,赵桂林
提出了一种大规模Flash型FPGA整体电路编程后功能仿真验证的方法。通过对核心Flash单元建立数字Verilog等效模型,采用整体数字仿真验证和模拟仿真验证的方法,结合编程功能案例,对器件内部所有的资源模块进行功能仿真验证,并且提出了加快整体电路数字仿真速度的方法。将提出的仿真验证方法成功应用于大规模Flash型FPGA芯片设计验证,得到了正确的验证结果,整体电路仿真验证速度得到了显著提升。
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蔺旭辉,马金龙,曹杨,熊永生,曹靓,赵桂林. 大规模Flash型FPGA整体功能仿真验证方法研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10308-.
LIN Xuhui, MA Jinlong, CAO Yang, XIONG Yongsheng, CAO Liang, ZHAO Guilin. Research on the Overall Functional Simulation Verification Method for Large-Scale Flash-Based FPGA[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10308-.
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镍电极MLCC排胶后残碳量及其电性能研究
蒋晋东,易凤举,陈沫言,程淇俊
多层陶瓷电容(MLCC)固有的坯体有机物残留导致产品可靠性低,其主要原因是排胶不充分。通过改变排胶工序的不同工艺条件,使用硫碳分析仪对排胶后坯体残碳量进行量化,结合破坏性物理分析、扫描电镜对烧成后的产品进行结构分析,并对成品进行电性能测试,探索残碳量与成品的电极连续性、电性能及可靠性之间的联系。结果表明通过增大气体交换、降低排胶升温速率、延长保温时间等手段可有效降低排胶后的残碳量,烧成MLCC的内电极连续性变得更好,容量和击穿电压等电性能数据得到提升,介质层变得更致密,使用寿命延长。所探讨的测定排胶充分性以及增加排胶充分性的方法可为MLCC工业生产中的排胶作业提供参考。
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蒋晋东,易凤举,陈沫言,程淇俊. 镍电极MLCC排胶后残碳量及其电性能研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10401-.
JIANG Jindong, YI Fengju, CHEN Moyan, CHENG Qijun. Research on Residual Carbon Content and Electrical Properties of Nickel Electrode MLCC After Glue Removal[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10401-.
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基于纳米铜膏的导电结构激光并行扫描烧结成型技术*
王文哲,李权震,余胜涛,笪贤豪,何伟伟,杨冠南,崔成强
针对柔性基板中导电结构的快速成型,对纳米铜膏的多道激光并行扫描烧结技术进行了优化。探究了不同功率和填充间距对激光烧结过程中的纳米铜膏烧结形貌和电阻率的影响,得出最佳的工艺参数。适当缩小间距可提高烧结程度和导电性,但间距过小易导致基板过热。实验结果表明,最佳工艺参数组合为功率170 mW、间距10 μm、光斑直径15 μm,此时烧结线路呈现金属铜色,并形成网状烧结结构,测得电阻率为5.32×10-6 Ω·cm。对比聚酰亚胺(PI)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜在激光烧结过程中的效果,分析了基板的耐热性和透光性对烧结效果的影响机理,为后续清洗工艺提供可行性参考。
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王文哲,李权震,余胜涛,笪贤豪,何伟伟,杨冠南,崔成强. 基于纳米铜膏的导电结构激光并行扫描烧结成型技术*[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10402-.
WANG Wenzhe, LI Quanzhen, YU Shengtao, DA Xianhao, HE Weiwei, YANG Guannan, CUI Chengqiang. Laser Parallel Scanning Sintering Forming Technology for Conductive Structures Based on Nano Copper Paste[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10402-.
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基于CDCA-YOLOv8的无人机图像小目标识别
吴诗娇,林伟
为解决无人机航拍图像中小目标实例多、遮挡严重的问题,提出了一种新的小目标检测算法CDCA-YOLOv8。算法在骨干网络中引入了中心注意力机制,在降低计算复杂度的同时提升特征提取能力;结合可变形卷积网络的优势,改进了卷积模块,并设计了基于可变形卷积技术的C2f模块,增强多尺度特征提取。同时设计了基于自适应结构特征融合的检测头,以提高小目标检测的精度。实验表明,与YOLOv8n相比,CDCA-YOLOv8在VisDrone2019数据集上平均精度均值mAP0.5提高了4.4个百分点,mAP0.5∶0.95提高了3.1个百分点,展示了更优的小目标检测效果。
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吴诗娇,林伟. 基于CDCA-YOLOv8的无人机图像小目标识别[J]. 电子与封装, 2025, 25(1): 10501-.
WU Shijiao, LIN Wei. Small Object Detection in Drone Images Based on CDCA-YOLOv8[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(1): 10501-.
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