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多功能传感器集成综述
吕佩珏, 黄哲, 王晓明, 杨知雨, 林晨希, 王铭强, 杨洋, 胡然, 苟秋, 李嘉怡, 金玉丰
随着5G、智能汽车、物联网（IoT）、智慧医疗等市场的快速增长，其对传感器需求广泛，要求传感器具备微型化、集成化、智能化、低功耗等特点。概述了国内外学者在环境、汽车和生物参数检测等领域应用多功能传感器集成的成果，阐释了多功能传感器集成的工艺兼容性及封装的关键技术，分析了多功能传感器集成在模型仿真、产品测试和热管理方面面临的严峻挑战。对多功能传感器集成方案进行了总结，并提出了未来发展趋势。
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吕佩珏, 黄哲, 王晓明, 杨知雨, 林晨希, 王铭强, 杨洋, 胡然, 苟秋, 李嘉怡, 金玉丰. 多功能传感器集成综述[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80201-.
LYU Peijue, HUANG Zhe, WANG Xiaoming, YANG Zhiyu, LIN Chenxi, WANG Mingqiang, YANG Yang, HU Ran, GOU Qiu, LI Jiayi, JIN Yufeng. Review of Multifunction Sensor Integration[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80201-.
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功率器件塑封过程中引脚压伤问题研究
张怡
引线框架的引脚压伤是严重的质量问题，引脚压伤不仅会影响产品的外观质量，严重时会导致产品的电性能异常，甚至导致终端使用时发生短路、尖端放电等问题。结合实际发生的异常案例，列举了塑封过程中导致压伤的风险因素并逐项进行试验分析。采用Minitab软件进行了双比率及相关性试验，确认导致异常的主要因素。由此延伸到其他可能导致压伤的成因，确定了不同影响因素与引脚压伤的关联性。并从模具设计及工艺方法的角度提出改善意见，为改善实际生产中出现的引脚压伤问题提供了参考。
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张怡. 功率器件塑封过程中引脚压伤问题研究[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80202-.
ZHANG Yi. Research on Pin Crushing During Plastic Packaging of Power Devices[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80202-.
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无芯封装基板应力分析与结构优化*
李轶楠, 杨昆, 陈祖斌, 姚昕, 梁梦楠, 张爱兵
封装基板作为集成电路的载体，可以实现芯片的电连接、支撑保护及散热等。因此，封装基板的可靠性至关重要。在封装基板的加工过程中，热、机械等因素如铜含量分布不均衡、材料的热膨胀系数（CTE）不匹配等均可能导致基板出现翘曲、开裂等现象，进而导致基板出现短路、断路，从而影响元器件的功能。采用有限元分析法，对无芯封装基板在加工过程中所经历的热、机械情况进行模拟，分析了基板设计对基板翘曲、应力分布的影响。通过对基板设计进行优化改进、仿真验证、样品加工验证，无芯基板加工过程中的断裂现象得到显著改善。
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李轶楠, 杨昆, 陈祖斌, 姚昕, 梁梦楠, 张爱兵. 无芯封装基板应力分析与结构优化*[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80203-.
LI Yi’nan, YANG Kun, CHEN Zubin, YAO Xin, LIANG Mengnan, ZHANG Aibing. Stress Analysis and Structural Optimization of Coreless Package Substrates[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80203-.
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纳米银焊膏贴装片式电阻的可靠性研究*
王刘珏, 顾林, 郑利华, 李居强
采用纳米银焊膏对片式电阻进行表面贴装，并且通过加速老化试验模拟片式电阻焊点的服役环境，研究了不同的环境可靠性条件下焊点界面显微组织演变以及力学性能的变化。结果表明，纳米银焊膏采用无压烧结工艺能够实现片式电阻的表面贴装。经过环境可靠性验证后，虽然片式电阻焊点横截面的显微组织出现粗化现象，剪切断口的塑性变形区域逐渐缩小，但是其力学性能仍然满足GJB 548B-2005《微电子器件试验方法和程序》的规定。
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王刘珏, 顾林, 郑利华, 李居强. 纳米银焊膏贴装片式电阻的可靠性研究*[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80204-.
WANG Liujue, GU Lin, ZHENG Lihua, LI Juqiang. ReliabilityStudy of Chip ResistorMounted With Nano-Silver Solder Paste[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80204-.
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倒装贴片设备的焊接机构温度误差补偿方法
黄云龙
简要介绍了倒装贴片设备的焊接机构和工作过程。分析了焊接机构的机械结构使贴片精度产生较大热误差的机理，并提出了补偿措施。通过Ansys有限元分析软件对焊接机构有效发热点的温度变化状态进行仿真，找到温度关键点。使用无线贴片式热电阻温度传感器检测焊接机构关键点的温度和上照、下照视觉系统的位置偏差，建立神经网络热误差模型。验证结果表明，此方法使倒装贴片设备的x、y方向上的贴片精度偏差在±10μm以内，x方向上的过程能力指数Cpk达到1.310，y方向上的Cpk达到1.697，满足设备的基本要求。
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黄云龙. 倒装贴片设备的焊接机构温度误差补偿方法[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80205-.
HUANG Yunlong. Compensation Method for Temperature Error of Soldering Mechanism of Flip Chip Equipment[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80205-.
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微波等离子处理对导电胶可靠性的影响
陈婷, 周伟洁, 王涛
研究了微波等离子工艺影响导电胶形貌的机理，进一步分析等离子清洗次数对电路可靠性的影响。结果表明，对装片后的电路进行1次等离子清洗可以有效清除键合指表面的有机沾污。而多次等离子清洗会改变导电胶的成分从而严重破坏导电胶形貌，容易造成块状的导电胶脱落，影响封装的可靠性。研究多次等离子清洗对导电胶表面形貌、芯片粘接强度等的影响，为采用合理的等离子处理参数提供了一定的理论参考。
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陈婷, 周伟洁, 王涛. 微波等离子处理对导电胶可靠性的影响[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80206-.
CHEN Ting, ZHOU Weijie, WANG Tao. Effect of Microwave Plasma Treatment on the Reliability of Conductive Adhesives[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80206-.
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多次回流焊后金属间化合物及焊点强度分析
常青松, 徐达, 袁彪, 魏少伟
以BGA基板焊接为研究对象，分析了无铅焊料（SAC305）与NiPdAu镀层经过多次回流焊后金属间化合物（IMC）厚度与焊点强度的变化趋势。试验结果表明，通过优化SAC305锡球与Ni层焊盘的回流焊接温度曲线，IMC层的厚度可控制在2
μm左右。同时，镀层中Pd的存在降低了(Cu,Ni, Pd)6Sn5生长的活化能，抑制了不良IMC的形成。经过多次回流焊后，SAC305锡球与NiPdAu镀层的微观界面和剪切强度仍然保持着较好的水平，经过回流焊3次后的焊点仍具有较高的可靠性。
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常青松, 徐达, 袁彪, 魏少伟. 多次回流焊后金属间化合物及焊点强度分析[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80207-.
CHANG Qingsong, XU Da, YUAN Biao, WEI Shaowei. Analysis of Intermetallic Compounds and Solder Joint Strength AfterMultiple Reflow Soldering[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80207-.
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基于开关电容放大器的低面积开销ADC*
黄合磊, 佴宇飞, 虞致国, 顾晓峰
针对模数转换器（ADC）在存内计算芯片中面积占比大的问题，提出了一种基于开关电容放大器的低面积开销ADC，包括一个全局数模转换器（GDAC）和基于开关电容放大器的局部列级ADC。整体电路采用单端逐次逼近型（SAR）ADC架构，利用开关电容放大器实现电压的逐次逼近，大幅度减少了单位电容数量，降低了局部列级ADC的整体面积开销；局部列级ADC共用由GDAC同步产生的参考电压，提高了ADC的整体面积效率。基于55 nm CMOS工艺设计了单列8位ADC，电源供电电压为1.2 V，输入电压范围为200~800 mV，在2.22 MSa/s的采样速率下，其功耗为144 μW，面积为792 μm2。仿真结果表明，ADC的有效位数为7.86 bit，无杂散动态范围为64.3 dB，品质因数（FoM）为987 pJ×μm2/conv。
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黄合磊, 佴宇飞, 虞致国, 顾晓峰. 基于开关电容放大器的低面积开销ADC*[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80301-.
HUANG Helei, NAI Yufei, YU Zhiguo, GU Xiaofeng. Area-Efficient ADC Based on Switched-Capacitor Amplifier[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80301-.
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兼容TTL电平的高速CMOS端口电路设计
邱旻韡, 黄登华, 屈柯柯
基于0.8μm CMOS工艺设计了全新的兼容晶体管－晶体管逻辑（TTL）电平的高速CMOS端口电路，该端口电路不仅可以实现与TTL兼容的输入电平，还具有传输延迟时间短的优点。电路工作温度为－55~125℃。电路在工作电压为5V时，输入翻转电平为1.3V，传输上升延迟时间小于1ns，下降延迟时间小于1ns。
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邱旻韡, 黄登华, 屈柯柯. 兼容TTL电平的高速CMOS端口电路设计[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80302-.
QIU Minwei,HUANG Denghua, QU Keke. TTL-Level Compatible High-Speed CMOS Port Circuit Design[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80302-.
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一种高压驱动器的抗辐射加固设计
蒋红利, 江月艳, 孙志欣, 邵卓, 钟涛, 高欣宇
随着星载雷达技术的发展，发射及接收（T/R）组件系统中的发射功率越来越高。高压调制驱动器配套功率开关PMOS管，作为T/R组件中大功率GaN功放的电源调制驱动，大大提高了T/R组件的集成度及可靠性。介绍了一款T/R组件系统中32V的高压调制驱动器，基于高压BCD工艺进行设计、流片，设计上通过选取合适的高压器件及器件工作电压，优化逻辑结构、版图器件隔离及布线等技术进行抗辐射加固。经过验证，产品达到了100krad(Si)总剂量指标及75MeV·cm2/mg的单粒子指标。
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蒋红利, 江月艳, 孙志欣, 邵卓, 钟涛, 高欣宇. 一种高压驱动器的抗辐射加固设计[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80303-.
JIANG Hongli, JIANG Yueyan, SUN Zhixin, SHAOZhuo, ZHONG Tao, GAO Xinyu. Radiation-Resistant Strengthening Design of a High-Voltage Driver[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80303-.
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反熔丝FPGA可配置I/O端口可测性设计研究
曹振吉, 曹杨, 隽扬, 曹靓, 马金龙
反熔丝FPGA在生产阶段不能通过编程后测试对电路进行筛选，必须通过编程前测试来解决生产测试问题。在研究反熔丝型FPGA多标准可配置I/O端口电路结构的基础上，提出一种用于可配置I/O端口的可测性设计（DFT）方案，在可配置I/O端口中插入软配置电路和边界扫描链，实现对可配置端口的临时配置和扫描测试，覆盖所有支持的电平标准及各种可配置I/O功能。仿真及测试结果表明，该DFT能够满足反熔丝型FPGA多标准、可配置I/O端口的测试需求，能够解决可配置I/O在生产中的测试问题。
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曹振吉, 曹杨, 隽扬, 曹靓, 马金龙. 反熔丝FPGA可配置I/O端口可测性设计研究[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80304-.
CAO Zhenji, CAO Yang, JUAN Yang, CAO Liang, MA Jinglong. Research on theDFT for ConfigurableI/OPorts of Antifuse FPGA[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80304-.
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大气中子及α粒子对芯片软错误的贡献趋势*
余淇睿, 张战刚, 李斌, 吴朝晖, 雷志锋, 彭超
在先进工艺集成电路中，高能中子、热中子和α粒子造成的软错误愈发受到关注。研究了150 nm至16 nmFinFET工艺节点器件在大气环境中的单粒子效应。随着工艺节点的缩小，高能中子引起的单粒子翻转截面和软错误率整体上均呈下降趋势。高能中子引起的软错误率在各个节点中均占据主导地位。热中子在45 nm工艺节点下对软错误率有明显贡献，由其与W塞中所包含的10B核反应引起。α粒子在先进器件中的贡献整体出现下降趋势，在40 nm工艺节点下出现极小值。此外，16 nm工艺节点下FinFET结构的引入使集成电路的软错误率下降了一个数量级。
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余淇睿, 张战刚, 李斌, 吴朝晖, 雷志锋, 彭超. 大气中子及α粒子对芯片软错误的贡献趋势*[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80401-.
YU Qirui, ZHANG Zhan’gang, LI Bin, WU Zhaohui, LEI Zhifeng, PENG Chao. Contribution of Atmospheric Neutrons and α Particles to the Soft Errors of Integrated Circuits[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80401-.
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基于分形结构的天线设计及天线-芯片一体化射频组件制造工艺
王刚, 赵心然, 尹宇航, 夏晨辉, 周超杰, 袁渊, 王成迁
实现了一种基于分形结构的天线-芯片一体化射频组件的设计与制造，设计了基于4阶Hilbert曲线的分形电感和基于2阶Sierpinski三角形的天线结构，有效提高了集成模组中的空间利用率，实现了电子器件的小型化。天线结构可以通过馈电位置的变化实现辐射频点可调，最多可实现36 GHz、50 GHz、70.6 GHz3个辐射频点，有助于实现灵活的应用场景。各辐射频点上的回波损耗大于25dB，最大辐射方向增益为11.93 dB。为了实现分形天线和射频芯片的一体化集成，设计和实现了天线-芯片一体化射频组件架构与12英寸晶圆级嵌入式基板工艺。与现有的射频组件集成工艺相比，利用光刻工艺实现了天线-芯片垂直高密度互连，同时改善了系统的射频性能。
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王刚, 赵心然, 尹宇航, 夏晨辉, 周超杰, 袁渊, 王成迁. 基于分形结构的天线设计及天线-芯片一体化射频组件制造工艺[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80402-.
WANG Gang, ZHAO Xinran, YIN Yuhang, XIA Chenhui, ZHOU Chaojie, YUAN Yuan, WANG Chengqian. Antenna Design Based on Fractal Structure and Fabrication ofan Antenna-Chip Integrated RF Module[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80402-.
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不同种类氧化铝对碳氢树脂覆铜板导热率的影响
刘永成, 尹月骏, 张中华
氧化铝是一种性能优异的导热填料，通常将氧化铝与其他陶瓷填料复配，加入到碳氢复合树脂中制备出具有高导热系数的碳氢树脂覆铜板。研究发现，碳氢树脂高频覆铜板的导热性能主要取决于氧化铝的粒径和颗粒形状。在氧化铝添加量不变的情况下，D50粒径为5 μm的角形氧化铝导热效果优于D50粒径为10 μm的球形的氧化铝。通过添加同等比例球形氧化铝及角形氧化铝并进行复配，得到的碳氢复合物具有最优的导热系数[0.73 W/(m·K)]，且具有较低的介质损耗（0.0038）和极低的吸水率（0.065%）。
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刘永成, 尹月骏, 张中华. 不同种类氧化铝对碳氢树脂覆铜板导热率的影响[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80501-.
LIU Yongcheng, YIN Yuejun, ZHANG Zhonghua. Effects of Different Kinds of Alumina on Thermal Conductivity of Hydrocarbon Resin Copper Clad Laminates[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(8): 80501-.
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