|
|
"新型传感器设计及封装技术"专题前言
梁峻阁
2025年第25卷第8期
pp.080100
X
梁峻阁. "新型传感器设计及封装技术"专题前言[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80100-.
|
|
|
面向手势识别的CMOS图像读出电路设计*
李浩钰，顾晓峰，虞致国
手势识别技术在人机交互和虚拟现实领域获得了极大关注，然而，基于视觉的手势识别系统仍受芯片面积和功耗的制约。提出一种适用于3×3卷积核滑动卷积运算的读出电路，读出电路包括卷积电路和修正线性单元-最大池化（ReLU-MaxPool）双功能电路。卷积电路可以实现正负权重可配置，利用电流加权在电流域实现高精度的卷积运算。ReLU-MaxPool双功能电路可同时实现ReLU和池化功能，采用开关电容、寄存器以及定制化逻辑电路，结合时序提高了工作效率和运行速度。电路基于55 nm CMOS工艺实现，电源供电电压为2.5 V，卷积电路在不同工艺角下输出误差小于0.25%。卷积电路经过蒙特卡洛仿真，误差的均值为0.05%，方差为1.26%。对电路误差进行建模，代入手势识别算法，测试集准确率从理想算法模型的91.66%下降到了90.62%，对结果的影响仅有1.04个百分点。
X
李浩钰，顾晓峰，虞致国. 面向手势识别的CMOS图像读出电路设计*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80101-.
LI Haoyu, GU Xiaofeng, YU Zhiguo. Readout Circuit Design for Hand Gesture Recognition in CMOS Image Sensors[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80101-.
|
|
|
应用于人脸检测的智能CMOS图像传感器设计*
李文卓，顾晓峰，虞致国
在用于人脸检测的图像传感器中，帧率和功耗均是关键指标。针对人脸检测智能图像传感器帧率较低和功耗较高的问题，设计了一种高速低功耗读出电路，利用卷积神经网络进行人脸检测，将原始图像输出的数据量压缩了66.6%，减少了模数转换的次数。所使用的网络可以实现3×3卷积、修正线性单元、2×2最大池化和1×1全连接层。读出电路支持可配置时序，通过配置不同的时序，读出电路适用于灰度成像模式和卷积模式。基于55 nm CMOS工艺进行设计，电源供电电压为1.2 V，卷积模式下输出帧率达到603 帧/s，读出电路的总功耗为137 μW。在Labeled
Faces in the Wild数据集中，人脸检测的准确率达到了98.3%。
X
李文卓，顾晓峰，虞致国. 应用于人脸检测的智能CMOS图像传感器设计*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80102-.
LI Wenzhuo, GU Xiaofeng, YU Zhiguo. Design of Intelligent CMOS Image Sensor for Face Detection[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80102-.
|
|
|
基于SnO2/Co3O4的微波丙酮气体传感器*
周腾龙，吴滨，秦晟栋，吴蓓，梁峻阁
为解决传统气体传感器需高温加热才能实现气体检测的问题，设计了一种基于螺旋结构的微波传感器，谐振器能在2.8 GHz谐振频率下产生独立传输零点，实现常温下对目标气体的检测。通过静电纺丝和高温煅烧工艺制备了SnO2/Co3O4复合纤维，并与谐振器组合形成了新型微波气体传感器。该传感器采用N-P复合异质结，实现了对20×10-6~120 ×10-6体积分数范围内丙酮的高精度测量，具有操作简便、低成本和小型化等优势。实验结果显示，在室温下，SnO2/Co3O4复合纤维对体积分数为120×10-6丙酮的响应表现为回波损耗变化，灵敏度为32.8×106 mdB。该研究为工业和实验室中低浓度、高精度气体检测提供了新方案。
X
周腾龙，吴滨，秦晟栋，吴蓓，梁峻阁. 基于SnO2/Co3O4的微波丙酮气体传感器*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80103-.
ZHOU Tenglong, WU Bin, QIN Shengdong,WU Bei, LIANG Junge. Microwave Acetone Gas Sensor Based on SnO2/Co3O4[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80103-.
|
|
|
GaN基传感器研究进展*
刘诗旻，陈佳康，王霄，郭明，王利强，王鹏超，宣艳，缪璟润，朱霞，白利华，尤杰，陈治伟，刘璋成，李杨，敖金平
在科技飞速发展的当下，传感技术作为信息获取的关键，不断向高灵敏度、微型化和多功能化的方向迈进。GaN材料具有高电子迁移率、宽能带隙、良好的化学稳定性等优点，在感知力学信号、识别化学离子、探测生物分子和检测气体等方面表现卓越，为实现高灵敏度、高选择性和快速响应的检测提供了新的解决方案。总结了GaN基传感器在力学、气体、化学、生物领域的最新研究进展，阐述其结构设计与制备工艺，分析了其在不同应用场景中的优势与面临的挑战。同时探讨了未来通过结合纳米技术、表面功能化及集成技术等，进一步提升传感器性能。
X
刘诗旻，陈佳康，王霄，郭明，王利强，王鹏超，宣艳，缪璟润，朱霞，白利华，尤杰，陈治伟，刘璋成，李杨，敖金平. GaN基传感器研究进展*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80104-.
LIU Shimin, CHEN Jiakang, WANG Xiao, GUO Ming, WANG Liqiang, WANG Pengchao, XUAN Yan, MIAO Jingrun, ZHU Xia, BAI Lihua, YOU Jie, CHEN Zhiwei, LIU Zhangcheng, LI Yang, AO Jinping. Research Progress in GaN-Based Sensors[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80104-.
|
|
|
基于晶圆键合技术的传感器封装研究进展*
贝成昊，喻甜，梁峻阁
传感器作为信息感知的核心组件，对封装集成度与环境适应性有很高的要求。晶圆键合技术是晶圆级封装的关键技术，可以实现高气密性的可靠封装，已广泛应用于传感器制造领域。总结了多种适用于传感器封装的晶圆级键合技术，包括直接键合、阳极键合、玻璃熔块键合、金属键合和混合键合，分析了其技术原理、工艺特点、优势及在实际应用中的适用性，并探讨了相关应用场景。针对当前低温键合、异质集成、高密度互连及高可靠性封装的技术需求，对晶圆键合技术的未来发展趋势进行了展望。
X
贝成昊，喻甜，梁峻阁. 基于晶圆键合技术的传感器封装研究进展*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80105-.
BEI Chenghao, YU Tian, LIANG Junge. Advances in Sensor Packaging Based on Wafer Bonding Technology[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80105-.
|
|
|
MoS2光电探测器的温度依赖性研究
王家驹，王子坚，南海燕
MoS2具有许多优异的光电特性，如优异的光吸收能力、较宽的光响应范围、较高的光电转换效率等，被应用于各个领域。研究结果表明，薄层MoS2的高温稳定性存在显著挑战。当温度超过200 ℃时，材料内部会形成大量硫空位，这些缺陷位点容易吸附环境中的氧分子，从而导致非预期掺杂效应并引发电学性能波动。若温度进一步升高至300 ℃以上，材料将发生氧化反应，其本征电学特性与光电响应性能将产生不可逆的剧烈变化。采用具有较低接触电阻的内嵌电极结构，并通过干法转移将MoS2材料转移到内嵌电极上，制备了高质量的MoS2光电探测器。对该器件进行不同温度的退火处理，通过拉曼光谱、荧光光谱对材料的结构变化进行了表征，借助输出特性、转移特性曲线和光电流响应曲线对器件的温度依赖性进行了分析。结果表明，经过300 ℃退火后，器件的上升和衰减时间都显著缩短，上升时间从3.76 s降至48 ms，衰减时间从283.2 s降至23 ms。为进一步探究其中机理，采用六方氮化硼（h-BN）在MoS2顶部封装进行实验求证，发现封装能够有效抑制高温下硫空位的形成以及空气中氧掺杂对器件性能的影响。这为深化理解MoS2的温度依赖性，优化其在光电器件中的高温稳定性提供了理论与实验依据。
X
王家驹，王子坚，南海燕. MoS2光电探测器的温度依赖性研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80106-.
WANG Jiaju, WANG Zijian, NAN Haiyan. Temperature Dependence Study of MoS2 Photodetectors[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80106-.
|
|
|
IPM封装模块焊接与金线键合工艺研究
王仙翅，刘洪伟，刘晓鹏，蔡钊，朱亮亮，杜隆纯
在智能功率模块（IPM）制备过程中，焊接质量和金线键合质量直接影响IPM性能。研究了焊接工艺参数对Pb92.5Sn5Ag2.5真空回流焊接质量的影响，以及键合工艺参数对金线键合性能的影响，并对焊接和金线键合工艺进行优化，制备了一款IPM，对其进行双脉冲测试。研究结果表明，活化温度和时间、回流区升温时间、回流温度和时间、降温速率等焊接参数都对焊接质量有规律性影响。优化焊接工艺后焊层空洞率均值约为3.8%，剪切强度均值为32.15 MPa，表现出良好的焊接质量。优化金线键合工艺后，键合金线的键合压球尺寸和厚度均值分别为85.4 µm和19.3 µm，剪切强度均值为42.4 gf，金线的拉力均值为21.4 gf，键合质量良好。双脉冲测试结果表明，基于优化工艺制备的IPM性能良好。
X
王仙翅，刘洪伟，刘晓鹏，蔡钊，朱亮亮，杜隆纯. IPM封装模块焊接与金线键合工艺研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80201-.
WANG Xianchi, LIU Hongwei, LIU Xiaopeng, CAI Zhao, ZHU Liangliang, DU Longchun. Research on Welding and Gold Wire Bonding Process of IPM Packaging Modules[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80201-.
|
|
|
高导热TIM的实现方法及其可靠性研究进展*
胡妍妍，马立凡，王珺
随着便捷电子设备向多功能化和小型化方向发展，降低芯片温度、提高封装散热性能需求迫切。热界面材料（TIM）是填充界面孔隙、保障不同材料界面间散热通道的关键材料，其性能直接影响封装器件的稳定运行与寿命。通过调研TIM研究进展，总结了现有TIM的优缺点，以及基体热优化、填料设计和界面改性等提升TIM导热性能的主要方法。同时，回顾了TIM常用的热性能表征手段、失效模式、加速寿命实验与寿命预测模型，分类阐述了影响TIM可靠性的关键因素。此外，还关注到原位测试和机器学习辅助退化预测正在成为提升TIM可靠性评估效率与精度的新方向。TIM高导热的实现方式及可靠性研究方法的归纳，可为高导热、高可靠性TIM的开发、测试和应用评估等研究提供参考。
X
胡妍妍，马立凡，王珺. 高导热TIM的实现方法及其可靠性研究进展*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80202-.
HU Yanyan, MA Lifan, WANG Jun. Implementation Methods and Reliability Research Progress of High Thermal Conductivity TIM[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80202-.
|
|
|
塑封器件内部结构对注塑空洞影响研究
马明阳，万达远，李耀华，叶自强，赵澎，曹森，欧彪
半导体塑封器件因其独特的价格与轻量化优势，在航空航天等高可靠领域广泛应用。注塑空洞导致的产品良率与产品可靠性问题日益受到关注，合理的内部结构设计是降低注塑空洞发生率的关键因素。系统研究了不同塑封器件内部结构对注塑后产品空洞的影响。研究发现，仅改变注塑方向不会降低空洞发生的概率。当内部元器件面积占比增长31.96个百分点或体积占比增长6.41个百分点，可大幅降低空洞出现的概率。内部元器件面积和体积占比的增加有利于改善塑封料的流动稳定性、温度均匀性和填充饱满性，最终使空洞发生率降低至检测限以下。
X
马明阳，万达远，李耀华，叶自强，赵澎，曹森，欧彪. 塑封器件内部结构对注塑空洞影响研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80203-.
MA Mingyang, WAN Dayuan, LI Yaohua, YE Ziqiang, ZHAO Peng, CAO Sen, OU Biao. Effect of Internal Structure of Plastic Encapsulated Devices on Injection Molding Voids[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80203-.
|
|
|
临时键合工艺中晶圆翘曲研究*
李硕，柳博，叶振文，方上声，陈伟，黄明起
在先进封装领域，包括晶圆减薄、圆片级封装、三维封装、晶圆背面加工以及多芯片封装体的晶圆重构等关键工艺中，临时键合技术发挥着至关重要的作用。针对该技术在异质热压键合中引发的翘曲进行了深入分析，并提出了解决方案，包括衬底和临时键合胶的优选、旋涂工艺的优化以及键合参数的调整，以满足先进封装对低翘曲临时键合工艺的需求。
X
李硕，柳博，叶振文，方上声，陈伟，黄明起. 临时键合工艺中晶圆翘曲研究*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80204-.
LI Shuo, LIU Bo, YE Zhenwen, FANG Shangsheng, CHEN Wei, HUANG Mingqi. Wafer Warpage Studies in Temporary Bonding Processes[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80204-.
|
|
|
1 200 V SiC器件单粒子烧毁效应研究
徐海铭, 王登灿, 吴素贞
随着宇航工程的发展，以第三代半导体SiC为代表的新型元器件将极大提高宇航器性能，将成为未来空间应用的主力军。新型元器件的空间应用要应对空间辐射效应带来的风险，需要开展实验分析和相关保障研究。对1 200 V SiC器件进行了单粒子仿真和重离子环境实验，创新性地提出了SiC器件在单粒子环境下的失效机理，分析了导致SiC器件失效的原因，给出了仿真条件下SiC器件不同区域的单粒子敏感度。
X
徐海铭, 王登灿, 吴素贞. 1 200 V SiC器件单粒子烧毁效应研究[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80401-.
XU Haiming, WANG Dengcan, WU Suzhen. Study of Single Event Burnout Effect in 1 200 V SiC Devices[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80401-.
|
|
|
金属钛对金刚石/Cu复合材料制备工艺及性能影响研究进展*
代晓南, 王晓燕, 周雪, 白玲, 栗正新
金刚石/Cu复合材料兼具金刚石和Cu的优异性能，具有高硬度、高热导率、低热膨胀系数、耐磨损等特点，是金属基复合材料领域研究重点之一。最早的金刚石/Cu复合材料制备工艺为高温高压烧结，该工艺可有效避免金刚石颗粒石墨化带来的负面影响。随着工业及科技的不断发展，业界出现了多种制备工艺。在复合材料内添加金属钛，可改善金刚石/Cu复合材料内部的主要相含量、微观组织结构、界面结构等结构特征（影响其整体性能的关键因素）。系统综述国内外金刚石/Cu复合材料制备技术，阐述金属钛对金刚石/Cu复合材料导热性能、热膨胀性能、力学性能、微观组织及界面反应机制等方面的影响，分析当前金刚石/Cu复合材料研究存在的问题，并对复合材料未来发展方向进行展望。
X
代晓南, 王晓燕, 周雪, 白玲, 栗正新. 金属钛对金刚石/Cu复合材料制备工艺及性能影响研究进展*[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80402-.
DAI Xiaonan, WANG Xiaoyan, ZHOU Xue, BAI Ling, LI Zhengxin. Research Progress on the Effect of Titanium Metal on the Preparation Process and Properties of Diamond/Cu Composite Materials[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80402-.
|
|
|
流体辅助飞秒激光技术在半导体材料微纳加工中的应用与进展
孙凯霖, 田志强, 杨德坤, 赵鹤然, 黄煜华, 王诗兆
飞秒激光由于短脉冲、高能量密度特性可在一定程度上实现“冷加工”效果，得到微纳加工领域的广泛关注，然而，“冷加工”效果在不同材料中不尽相同。流体可增强加工中的换热作用、减少热效应，与飞秒激光作用后产生空化气泡促使材料被去除，提升加工效率和质量，因此，流体辅助飞秒激光成为新兴的微纳加工方法。对半导体中常见材料的流体辅助飞秒激光微纳加工过程进行了综述，涵盖了不同辅助流体的实验应用、理论计算和机制机理等方面的研究。流体辅助飞秒激光加工在微纳加工领域具有独特优势，但仍存在一些未解决的问题，如不同流体环境下的具体作用机制、加工参数与材料性能之间的精确关系、加工过程中的热力学模型建立等。
X
孙凯霖, 田志强, 杨德坤, 赵鹤然, 黄煜华, 王诗兆. 流体辅助飞秒激光技术在半导体材料微纳加工中的应用与进展[J]. 电子与封装, 2025, 25(8): 80403-.
SUN Kailin, TIAN Zhiqiang, YANG Dekun, ZHAO Heran, HUANG Yuhua, WANG Shizhao. Application and Progress of Fluid-Assisted Femtosecond Laser Technology in Micro-Nano-Processing of Semiconductor Materials[J]. Electronics & Packaging, 2025, 25(8): 80403-.
|
|
