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一种基于HTCC工艺的T/R组件用一体化CBGA外壳
邵金涛,颜汇锃,戴雷,谢新根
摘要
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可视化
 
基于高温共烧陶瓷(HTCC)工艺,设计了一款应用于8~12 GHz内发射/接收(T/R)组件封装用的一体化陶瓷球栅阵列(CBGA)外壳,以实现组件封装的小型化、高集成、低成本要求。微波端口设计方面,根据共面波导和同轴线理论,利用HFSS软件对微波传输结构进行仿真优化,实物端口测试结果显示,在8~12 GHz内,|S21|<0.2 dB、|S11|>20 dB。结构设计方面,利用ABAQUS软件优化外壳结构、改进尺寸设计,外壳经过高温钎焊后底部植球面平面度≤60 μm,焊球拉脱力、剪切力均≥3.5 N,满足后续板级工况应用需求。
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邵金涛,颜汇锃,戴雷,谢新根. 一种基于HTCC工艺的T/R组件用一体化CBGA外壳[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40201-.
SHAO Jintao, YAN Huizeng, DAI Lei, XIE Xin´gen. Integrated CBGA Housing for T/R Components Based on the HTCC Process[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40201-.
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热循环载荷下BTC器件焊点应力分析与优化
吴松,张可,梁威威,谢颖
摘要
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可视化
 
针对底部端子元器件(BTC)设计2种不同尺寸和布局的PCB焊盘,并建立对应2种BTC器件焊点的有限元分析模型,通过有限元仿真和金相试验,分析热循环载荷下焊盘设计方案和焊点结构参数对BTC器件焊点应力的影响。采用正交试验设计法设计9组焊点长度、宽度、高度参数组合的BTC器件焊点方案,研究结果表明,基于焊盘类型Ⅱ的BTC器件焊点最大应力更低,该焊盘设计方案更优;焊点高度对焊点最大应力影响显著,焊点长度和宽度影响不显著,最终实现BTC器件焊点结构优化。
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吴松,张可,梁威威,谢颖. 热循环载荷下BTC器件焊点应力分析与优化[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40202-.
WU Song, ZHANG Ke, LIANG Weiwei, XIE Ying. Stress Analysis and Optimization of Solder Joints of BTC Devices Under Thermal Cyclic Loading[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40202-.
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一种面向复杂环境下SiP通信异常的分析方法
刘莹, 文艺桦, 赵钢, 孙兵, 王义东, 冉慧玲
系统级封装(SiP)技术通过集成多个功能模块显著减小了系统的体积、质量和功耗,广泛应用于航空、航天、精确制导、雷达探测等领域。然而,SiP内部互连信号不可测性导致在复杂环境中的失效分析变得异常困难。SiP故障排查通常需要外部飞线灌入激励信号和监测信号,或者将SiP从系统中解焊再使用专业设备测试分析,会对故障现场造成不可逆的破坏,甚至造成故障现象消失。针对某数字SiP在环境试验中的概率性失效,提出了一种延迟链扫描方法,在未破坏故障现场条件下成功复现并定位了异步串行接口(ASI)通信故障。该方法利用可编程器件内部资源构造了精度达76 ps的时序扫描向量,其优点在于保证测试精度的情况下,激励产生和结果观测均在内部完成,无需额外的仪器设备介入,解决了数字SiP故障分析的难题,为类似问题排查提供了重要参考。使用该方法准确定位了ASI通信故障的原因为串并转换单元复位与时钟的时序余量不足,通过在复位信号中插入1.52 ns的逻辑延迟有效解决了ASI通信故障。
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刘莹, 文艺桦, 赵钢, 孙兵, 王义东, 冉慧玲. 一种面向复杂环境下SiP通信异常的分析方法[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40203-.
LIU Ying, WEN Yihua, ZHAO Gang, SUN Bing, WANG Yidong, RAN Huiling. Method for Analyzing SiP Communication Failures in Complex Environments[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40203-.
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半导体晶圆键合力控制技术的研究进展与挑战*
张慧,郑志伟,张辉,王成君
综述了半导体晶圆键合力控制技术的研究现状与发展趋势。介绍了晶圆键合的基本原理和分类,分析了键合力在晶圆键合过程中的关键作用。详细阐述了影响键合力的主要因素,包括表面形貌、清洁度、化学处理、温度与压力参数等。重点探讨了直接键合、阳极键合、黏合剂键合等典型键合技术的力学控制方法,并介绍了界面表征与键合力测量的关键技术。进一步分析了晶圆键合力控制面临的挑战,提出了未来的发展方向,为半导体制造领域的键合工艺优化提供参考。
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张慧,郑志伟,张辉,王成君. 半导体晶圆键合力控制技术的研究进展与挑战*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40204-.
ZHANG Hui, ZHENG Zhiwei, ZHANG Hui, WANG Chengjun. Research Progress and Challenges of the Force Control Technology in Semiconductor Wafer Bonding[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40204-.
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温度循环载荷下功率器件失效机理研究
谢林毅,粟浪,程佳,黄青树,冉亮
功率器件作为电力电子系统的核心元件,其可靠性至关重要。当前针对功率器件在温度循环(TC)载荷下的失效机理研究尚显不足。为此,采用试验表征与失效机理分析相结合的方法,研究功率器件在温度循环载荷下的失效模式与失效机制,为后续功率器件的可靠性设计与寿命预测提供理论依据与技术参考。阐述TC试验的基本原理、试验目标及实施方法。对器件实施TC试验,获取电性参数。电性失效器件的失效分析结果表明,钝化层的破裂会使湿气入侵芯片内部,最终导致器件的热击穿失效。从材料与工艺层面提出了相应的钝化层改善方向,为产品研究提供技术参考。
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谢林毅,粟浪,程佳,黄青树,冉亮. 温度循环载荷下功率器件失效机理研究[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40205-.
XIE Linyi, SU Lang, CHENG Jia, HUANG Qingshu, RAN Liang. Research on Failure Mechanisms of Power Devices Under Temperature Cycling Loads[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40205-.
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IGBT功率模块结构参数对回流翘曲与应力分布的影响*
常茹夏,朱琳,高静怡,黄明亮
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率模块是实现新能源汽车中能量转换的核心器件。然而,模块内部的不对称结构和各材料间热膨胀系数(CTE)的显著失配使得IGBT功率模块在回流焊后易产生翘曲和应力集中,从而导致其性能与使用寿命严重下降。为探究影响IGBT功率模块翘曲和应力的因素,基于Ansys Workbench建立IGBT功率模块的有限元模型,结合“单元生死”建模技术与焊料的Anand黏塑性本构模型,对不同底板厚度、直接覆铜(DBC)基板陶瓷层与铜层厚度以及DBC基板间距条件下模块的翘曲和应力进行对比分析。结果表明,IGBT功率模块的最大翘曲随底板厚度、DBC铜层厚度及DBC基板间距的增加而减小;底板的最大翘曲则随底板厚度和DBC陶瓷层厚度的增加而减小;底板厚度、DBC陶瓷层厚度、铜层厚度和DBC基板间距对焊料层的最大应力影响不显著。增加底板厚度可显著抑制IGBT功率模块翘曲,DBC陶瓷层厚度是影响模块翘曲的最关键因素。研究结果可为降低IGBT功率模块生产成本、提升产品良率提供参考。
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常茹夏,朱琳,高静怡,黄明亮. IGBT功率模块结构参数对回流翘曲与应力分布的影响*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40206-.
CHANG Ruxia, ZHU Lin, GAO Jingyi, HUANG Mingliang. Effects of IGBT Power Module Structural Parameters on Reflow Warpage and Stress Distribution[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40206-.
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微控制器板卡量产阶段失效分析与整改
曾鹏,李金利
针对某微控制器板卡在量产过程中故障率偏高的问题,开展系统性失效分析与工程整改研究。通过电特性测试、去封装后显微观察及生产环境检测等方法,识别出故障主要源于生产线接地隐患、操作不规范及硬件电路防护不足。研究实施了接地系统改造、操作流程标准化与电路防护优化等综合整改措施。经2 500片批量验证,全部通过测试,故障率降至零。结果表明,通过综合改进电气安全、规范操作管理及完善硬件电路设计可有效消除静电放电(ESD)和电气过应力(EOS)风险,显著提升生产良率,对降低电子制造过程中故障率具有工程参考价值。
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曾鹏,李金利. 微控制器板卡量产阶段失效分析与整改[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40207-.
ZENG Peng, LI Jinli. Failure Analysis and Remediation for Microcontroller Unit Boards During Mass Production[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40207-.
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用于热管理与电磁屏蔽的聚合物基电子封装材料*
姜泽沛,董曼琪,荣耀辉,宫毛高,夏俊生,曹亮
随着集成电路进入后摩尔时代,芯片功率密度与信号频率不断提升,这使得热量积累与电磁干扰(EMI)成为制约系统性能与可靠性的核心瓶颈。在这一背景下,聚合物基电子封装材料凭借其轻质、易加工、低成本及优异绝缘性等优势,成为开发高效热管理与电磁干扰屏蔽材料的关键材料体系之一。系统综述了用于热管理与电磁屏蔽的聚合物基电子封装材料的研究进展与应用挑战,重点围绕热界面材料(TIM)与电磁干扰屏蔽材料这2类关键材料展开。详细分析了热界面材料的传热机理,并总结了通过填料复配、取向排列及三维结构设计等策略提升其导热性能的最新研究。在EMI屏蔽材料部分,阐述了电磁屏蔽的基本理论,包括吸收、反射与多重反射机制,重点评述了通过引入磁性填料,比如铁氧体与MXene复合磁性材料,以及巧妙的微观结构设计,如梯度结构和多孔网络,来实现高吸收、低反射的“绿色”屏蔽的有效路径。
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姜泽沛,董曼琪,荣耀辉,宫毛高,夏俊生,曹亮. 用于热管理与电磁屏蔽的聚合物基电子封装材料*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40208-.
JIANG Zepei, DONG Manqi, RONG Yaohui, GONG Maogao, XIA Junsheng, CAO Liang. Polymer-Based Electronic Packaging Materials for Thermal Management and Electromagnetic Shielding[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40208-.
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支持预置位的电平转换结构设计
万璐绪,程雪峰,高国平
在现代集成电路设计中,为了追求低功耗,不同的电路需要在不同的电压下工作。为了实现不同工作电压之间的正确信号传输,需要在两套电压域系统中间插入电平转换单元。提出了一种新的电平转换结构,利用电路现态和次态,实现了转换过程中的预开启和预关断,可以实现稳定的电平转换和快速的切换。选用180 nm CMOS工艺,测试结果表明该结构可以实现0.8 V到5.5 V的电平转换,最高转换速率可以达到804 Mbit/s。
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万璐绪,程雪峰,高国平. 支持预置位的电平转换结构设计[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40301-.
WAN Luxu, CHENG Xuefeng, GAO Guoping. Design of Level Shifter Structure that Supports Preset Position[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40301-.
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基于SiP技术的电源防反器设计与实现
宋义雄,王玉宝,唐松章,余铁鑫,罗集睿
冷或门电源防反器是利用MOSFET设计制造的一种防止电源极性反接及电流倒灌的电源装置。其具有低导通压降、高电流承载能力、快速响应的特点,广泛应用于航空航天、便携式电子、工业设备、汽车电子等领域。目前市场上的MOSFET型电源防反器大部分采用板级封装工艺,存在导通电阻偏高,热耗和尺寸较大等问题。设计了一种基于系统级封装技术的封装结构,通过将功率芯片、控制芯片、无源器件集成在陶瓷壳体内,使得封装厚度减少24%,质量减少45%;通过优化互连工艺,以铜夹代替传统PCB引脚互连降低了导通电阻,高温工况下起始导通压降下降了43%,在长时间满负载情况下表现出良好的性能。
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宋义雄,王玉宝,唐松章,余铁鑫,罗集睿. 基于SiP技术的电源防反器设计与实现[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40302-.
SONG Yixiong, WANG Yubao, TANG Songzhang, YU Tiexin, LUO Jirui. Design and Implementation of Power Supply Reverse Polarity Protector Based on SiP Technology[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40302-.
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基于缓冲型阻抗衰减电路的低噪声LDO优化设计*
都文和,杨琇博,张旭阳,邹森宇,李福明,沈清河
低压差线性稳压器(LDO)的噪声性能主要取决于其参考电压,基于台积电(TSMC)180 nm CMOS工艺,设计了高阶温度补偿带隙基准电路,可为LDO提供低噪声、低温漂的基准电压,设计中采用斩波调制技术和陷波滤波器实现低噪声性能,并设计超级源随器作为阻抗衰减电路以增强电路稳定性并进一步抑制噪声。高阶温度补偿电路、斩波调制电路与缓冲型阻抗衰减电路协同工作,既保障参考源至输出级的高信号纯净度,又实现低噪声特性。仿真结果表明,在-45~120 ℃温度范围内,整体电路温度系数为2.9×10-6/℃;在1 Hz频率下,LDO噪声由改进前的159.67 µV/降至改进后的3.69
µV/,运放失调和1/f噪声问题得到明显改善;在轻载和重载条件下系统均具有良好的稳定性。
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都文和,杨琇博,张旭阳,邹森宇,李福明,沈清河. 基于缓冲型阻抗衰减电路的低噪声LDO优化设计*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40303-.
DU Wenhe, YANG Xiubo, ZHANG Xuyang, ZOU Senyu, LI Fuming, SHEN Qinghe. Optimized Design of Low-Noise LDO Based on Buffered Impedance Attenuation Circuit[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40303-.
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基于VCM开关切换策略的高速SAR型ADC设计*
都文和,张旭阳,杨琇博,李福明,邹森宇,沈清河
提出一种基于共模电压(VCM)开关切换策略的高速逐次逼近(SAR)型模数转换器(ADC)。采用改进型双尾电流源动态比较器,该比较器采用双路电流源交叉锁存器结构,加快了比较速度,且无静态功耗,提高了SAR ADC的整体速度。同时,采用VCM开关切换策略解决了电容阵列切换过程中功耗过高以及比较器输入共模漂移的问题,并采用电容分裂技术克服了单独设计VCM电平的难度,降低了切换开关时序逻辑设计的复杂度。基于SMIC 130 nm工艺,在1.2 V电源电压、50 MSample/s采样率下,对1 024点快速傅里叶变换(FFT)进行仿真。结果显示,在低频输入下(244.14 kHz),该ADC的有效位数(ENOB)为9.73 bit,信噪失真比(SNDR)为60.34 dB,无杂散动态范围(SFDR)为73.72 dBc,总功耗为0.95 mW。
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都文和,张旭阳,杨琇博,李福明,邹森宇,沈清河. 基于VCM开关切换策略的高速SAR型ADC设计*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40304-.
DU Wenhe, ZHANG Xuyang, YANG Xiubo, LI Fuming, ZHOU Senyu, SHEN Qinghe. Design of High-Speed SAR-Type ADC Based on VCM Switching Strategy[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40304-.
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基于8051核的Flash读取控制电路的设计
黄坚,陈士金
Flash控制电路是MCU系统中不可或缺的一部分,对于Flash读取控制电路,地址锁存信号AE的设计极其关键,要满足Flash的读取建立时间以及Flash读取的时刻要求。对于以上2点要求,常用的解决方式是基于地址变化的方法,即用地址变化产生的脉冲信号作为Flash读取的地址锁存信号。但对于8051 CPU跳转指令来说,基于地址变化的方法会出现无效读取的情况,因此在地址变化的基础上增加了跳转指令控制逻辑,消除因跳转指令而导致Flash无效读取的情况,从而降低Flash的读取功耗。
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黄坚,陈士金. 基于8051核的Flash读取控制电路的设计[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40305-.
HUANG Jian, CHEN Shijin. Design of Flash Read Control Circuit Based on 8051 Core[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40305-.
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石英谐振式加速度计研究进展*
李静文, 尹春燕, 窦广彬
加速度计是确保惯性导航系统精确测量的核心传感器。系统分析石英谐振式加速度计的研究现状及关键技术进展。围绕敏感结构设计、湿法刻蚀工艺优化、热应力控制与星载环境可靠性提升四大关键技术,对国内外的代表性研究成果进行总结。最后对石英谐振式加速度计的未来发展进行展望,指出多物理场协同设计、先进制造工艺及更高集成度的片上系统是该领域未来的核心发展趋势。
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李静文, 尹春燕, 窦广彬. 石英谐振式加速度计研究进展*[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40501-.
LI Jingwen, YIN Chunyan, DOU Guangbin. Recent Advances in Quartz Resonant Accelerometers[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40501-.
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基于PSoC架构的多旋翼飞行器LSTM-ASMC融合算法研究
杨茂林, 王池, 方明, 刘晓萌, 周明源, 朱广胜
针对多旋翼飞行器在复杂风场环境下存在抖振和响应滞后的问题,提出一种基于PSoC硬件平台的神经网络增强型自适应滑模控制方法。该方法利用长短期记忆网络替换传统自适应滑模控制中的固定扰动上界估计模型,实现对滑模参数λ和ρ的动态优化调节。然后基于集成NPU的PSoC异构计算架构实现了算法的高效部署。硬件加速性能测试结果表明,PSoC硬件平台单样本处理时间仅需81.7 μs,支持12.24 kHz的高频闭环控制。仿真结果表明,相较于ASMC方法将系统俯仰/滚转角收敛时间从0.62 s缩短至0.27 s,滚转角抖振幅值由±1.66°抑制至±0.14°,最大偏移速度仅为±1.1 m/s。
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杨茂林, 王池, 方明, 刘晓萌, 周明源, 朱广胜. 基于PSoC架构的多旋翼飞行器LSTM-ASMC融合算法研究[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40502-.
YANG Maolin, WANG Chi, FANG Ming, LIU Xiaomeng, ZHOU Mingyuan, ZHU Guangsheng. Research on the LSTM-ASMC Fusion Algorithm for Multi-Rotor Aircraft based on the PSoC Architecture[J]. Electronics & Packaging, 2026, 26(4): 40502-.
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耦合热阻、裂纹效应的倒装芯片微尺度传热机理
吴涛,薛涛
2026年第26卷第4期
pp.040601
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吴涛,薛涛. 耦合热阻、裂纹效应的倒装芯片微尺度传热机理[J]. 电子与封装, 2026, 26(4): 40601-.
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