电子与封装

2021年第21卷第2期 pp.020100

黄伟. “GaN电子器件与先进集成”专题前言[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20100-.

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GaN HEMT器件封装技术研究进展^*

鲍婕,周德金,陈珍海,宁仁霞,吴伟东,黄伟

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0210

摘要 ( 1390 )

PDF(4389KB) ( 1095 )

GaN HEMT器件由于其宽禁带材料的独特性能，相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势，在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景。但GaN HEMT器件的高功率密度和高频工作特性，给器件封装带来了极大挑战，要使其出色性能得以充分发挥，其封装结构、材料、工艺等起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT及其组成的功率模块的典型封装结构，并对国内外在寄生电感、热管理等封装关键技术问题的研究现状，以及高导热二维材料石墨烯在GaN HEMT器件热管理中的应用进行了综述。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020101

鲍婕,周德金,陈珍海,宁仁霞,吴伟东,黄伟. GaN HEMT器件封装技术研究进展^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20101-.

BAO Jie, ZHOU Dejin，CHEN Zhenhai, NING Renxia, NG Wai Tung, HUANG Wei. Research Progress of GaN HEMT PackageTechnology[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20101-.

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GaN HEMT电力电子器件技术研究进展^*

鲍婕,周德金,陈珍海,宁仁霞,吴伟东,黄伟

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0211

摘要 ( 1264 )

PDF(2748KB) ( 820 )

GaN HEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能，在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构，并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述，并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020102

鲍婕,周德金,陈珍海,宁仁霞,吴伟东,黄伟. GaN HEMT电力电子器件技术研究进展^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20102-.

BAO Jie, ZHOU Dejin，CHEN Zhenhai, NING Renxia, NG Wai Tung, HUANG wei. Advances in GaN HEMT Power Devices TechnologyResearch[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20102-.

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GaN单片功率集成电路研究进展^*

赖静雪, 陈万军, 孙瑞泽, 刘超, 张波

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0212

摘要 ( 1042 )

PDF(3829KB) ( 589 )

GaN HEMT器件具有工作频率高、导通损耗小等优点，已经开始广泛应用在多种高频、高效功率转换器中，而拥有更高集成度的全GaN单片集成电路可进一步提高基于GaN HEMT器件功率变换器的性能。介绍了不同类型的全GaN集成工艺平台以及GaN功能子电路的研究进展，并对全GaN单片集成功率IC的研究现状进行了综述。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020103

赖静雪, 陈万军, 孙瑞泽, 刘超, 张波. GaN单片功率集成电路研究进展^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20103-.

LAI Jingxue, CHEN Wanjun, SUN Ruize, LIU Chao, ZHANG Bo. Development of GaN Monolithic Power Integrated Circuits[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20103-.

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GaN HEMT栅驱动技术研究进展^*

周德金, 何宁业, 宁仁霞, 许媛, 徐宏, 陈珍海, 黄伟, 卢红亮

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0213

摘要 ( 924 )

PDF(4493KB) ( 399 )

GaN HEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能，在高效、高频功率转换领域中有着广泛的应用前景。栅驱动芯片对于GaN HEMT器件应用起着至关重要的作用。介绍了GaN HEMT的器件特性和驱动要求，对其栅驱动芯片的典型架构和每种芯片架构各自的关键实现技术研究现状进行了综述。同时介绍了GaN基单片集成功率IC的发展状况，对栅驱动芯片的实现技术进行了总结。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020104

周德金, 何宁业, 宁仁霞, 许媛, 徐宏, 陈珍海, 黄伟, 卢红亮. GaN HEMT栅驱动技术研究进展^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20104-.

ZHOU Dejin, HE Ningye, NING Renxia, XU Yuan, XU Hong, CHEN Zhenhai, HUANG Wei, LU Hongliang. Advances in GaN HEMT Gate Driver Technology Research[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20104-.

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微波固态器件与单片微波集成电路技术的新发展^*

周德金, 黄伟, 宁仁霞

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0208

摘要 ( 824 )

PDF(1789KB) ( 711 )

对不同时代的单片微波集成电路（MMIC）的器件工艺发展和应用发展状况进行概况总结，并结合当前的研究与应用热点，重点分析以砷化镓(GaAs)、氮化镓（GaN）为代表的微波化合物固态器件和基于MMIC的异构异质集成新技术路径，并就今后发展的趋势做出展望。

2021年第21卷第2期 pp.020105

周德金, 黄伟, 宁仁霞. 微波固态器件与单片微波集成电路技术的新发展^*[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20105-.

ZHOU Dejin, HUANG Wei, NING Renxia. Development of Microwave Solid State Devices andMicrowave Monolithic Integrated Circuit Technology[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20105-.

封装、组装与测试

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倒装焊后清洗工艺及其对底部填充的影响

汤姝莉,赵国良,张健,薛亚慧

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0202

摘要 ( 531 )

PDF(5190KB) ( 601 )

倒装焊封装是通过将整个芯片有源面进行管脚阵列排布并预制焊料凸点，通过倒装焊工艺进行互连，与传统引线键合技术相比具有更高的组装密度及信号传输速率，是实现电子产品小型化、轻量化、多功能化的关键技术之一。对于小尺寸微节距的倒装焊芯片来说，焊后清洗的难度相对更大，因此清洗技术也是影响倒装焊工艺的重要因素。针对不同清洗方式及参数的清洗效果进行对比，并研究助焊剂残留对底部填充效果的影响，以对倒装焊清洗技术进行优化。试验结果表明，利用预清洗（≥3 min）、正式清洗（≥3 min）、蒸汽漂洗（≥3 min）、真空干燥（≥4 min）的真空汽相清洗流程可充分洗净倒装焊芯片与基板细微间距中的助焊剂并且无清洗液残留，从而保证了底部填充胶的快速流动及完全固化，填充胶空洞率可达5 %以下。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020201

汤姝莉,赵国良,张健,薛亚慧. 倒装焊后清洗工艺及其对底部填充的影响[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20201-.

TANG Shuli, ZHAO Guoliang, ZHANG Jian, XUE Yahui. Investigationon Cleaning Technology after Flip Chip Bonding and its Influence on Underfill[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20201-.

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引线框架塑封集成电路冲切过程中的检测和防护

付小青

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0206

摘要 ( 292 )

PDF(1667KB) ( 300 )

在引线框架塑封集成电路的引线冲切成型过程中，存在塑封体破裂脱落、引脚折断等异常现象，如果不能及时发现这些异常，就会造成产品的批量报废或相关成型模具损坏的情况。介绍了如何使用光电传感器和检测针系统对集成电路引脚冲切成型中可能出现的异常进行有效监测和防护。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020202

付小青. 引线框架塑封集成电路冲切过程中的检测和防护[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20202-.

FU Xiaoqing. Detection and Protection of IC’sTrim/Form system[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20202-.

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高密度封装中互连结构差分串扰建模与分析

宣慧,于政,吴华,丁万春,高国华

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0207

摘要 ( 250 )

PDF(697KB) ( 436 )

针对传统模型存在较大分析误差的问题，提出高密度封装中互连结构差分串扰建模与分析。在对互连结构差分传输线耦合关系分析的基础上，建立了四线差分结构串扰模型。运用该模型对互连结构差分串扰中的电阻、电容以及电感进行等效分析，解决高密度封装中互连结构差分串扰问题。经试验证明，此次建立模型平均误差为0.042，满足抑制高密度封装中互连结构差分串扰问题的精度需求。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020203

宣慧,于政,吴华,丁万春,高国华. 高密度封装中互连结构差分串扰建模与分析[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20203-.

XUAN Hui, YU Zheng, WU Hua, DING Wanchun, GAO Guohua. Modeling andAnalysis of Differential Crosstalk of Interconnect Structure inHigh Density Packaging[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20203-.

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基于有限元分析和机器学习的跌落所致封装结构力学行为预测

张筱迪,毛明晖,卢昶衡,王文武,贾冯睿,龙旭

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0201

摘要 ( 475 )

PDF(5200KB) ( 345 )

目前电子封装行业中，在进行封装结构力学可靠性研究时需要开展大量的有限元仿真分析，存在仿真模型建模流程复杂且计算过程漫长的常见问题。鉴于此方面的技术瓶颈，首先使用ABAQUS有限元软件对封装结构跌落过程动力响应进行数值模拟并获取特征候选值，建立了4×3的以抗跌落可靠性评估的关键特征变量为输入特征值和以应力和等效塑性应变为输出特征值的数据组。在有限元分析结果基础上，应用相关性驱动神经网络的机器学习方法对数据组进行训练，进而得到相应预测模型。最后，通过与数值模拟结果进行对比，验证了所提出神经网络预测结果与有限元模拟结果具有很好的吻合度。结果表明，基于有限元仿真模型的机器学习方法，在预测封装结构复杂工况下力学性能可靠性方面具有巨大的潜力。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020204

张筱迪,毛明晖,卢昶衡,王文武,贾冯睿,龙旭. 基于有限元分析和机器学习的跌落所致封装结构力学行为预测[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20204-.

ZHANG Xiaodi, MAO Minghui, LU Changheng, WANG Wenwu, JIA Fengrui, LONG Xu. Prediction ofMechanical Behavior of Package Structure Subjected to Drop Impact Based onFinite Element Analysis and Machine Learning[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20204-.

电路设计

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一种宽频率范围电荷泵锁相环快速锁定方法

王德龙,刘彤

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0203

摘要 ( 245 )

PDF(1160KB) ( 218 )

以一种适用于现场可编程门阵列（FPGA）芯片的宽频率范围电荷泵锁相环(CPPLL)为例，介绍了一种通过添加简单辅助电路来减小锁相环（PLL）上电锁定时间的方法。该方法在传统电荷泵锁相环的基础上添加了预充电电路，可以大大减少压控振荡器控制电压（V_CTRL）拉升的时间。除此之外还添加了频率比较电路，将较宽的频率范围分成若干个窄频率区间，并用窄频率区间的中心频率来作为关断预充电电流的判定频率，这样就可以在不影响PLL正常功能的情况下均衡宽频率范围锁相环各频率下的上电锁定时间。基于28 nm工艺，对添加了辅助电路的PLL进行spectre仿真验证，在频率范围为800~1600 MHz时，上电锁定时间为1.68~2.29 μs。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020301

王德龙,刘彤. 一种宽频率范围电荷泵锁相环快速锁定方法[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20301-.

WANG DeLong, LIU Tong. A Fast locking Method of Charge Pump PhaseLocked Loop with Wide Frequency Range[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20301-.

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基于4G网络的视频加密传输软件设计

吴晓庆,郑骏

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0204

摘要 ( 249 )

PDF(2415KB) ( 151 )

设计了一种视频加密传输设备，利用HDMI或USB接口接收外部摄像机或DV机视频数据流，对视频流数据进行编码，再经过加密处理后，通过4G移动网络将加密压缩的视频流数据传送至服务端。当服务器远端有设备连接时，能接收并播放视频数据。该传输设备软件实现了视频采集编码、4G移动网络、数据加密、TCP/IP协议传输数据等模块，与远端服务器通过私有协议发送加密数据，验证了各模块的工作性能以及可靠性。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020302

吴晓庆,郑骏. 基于4G网络的视频加密传输软件设计[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20302-.

WU Xiaoqing, ZHENG Jun. Software Design of Video EncryptionTransmission Based on 4G Network[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20302-.

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基于皮尔斯振荡器的8 MHz晶振电路设计

邵颖飞,鲁征浩

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0205

摘要 ( 418 )

PDF(1946KB) ( 276 )

分析了石英晶体的等效模型和性能参数，设计了一款基于皮尔斯振荡器的8 MHz晶振电路，主要包括皮尔斯电路、使能控制及隔离电路、偏置电路和整形及电平移位电路。针对数字电路时钟为方波且数字电压域与模拟电压域不同的问题，设计了一个整形及电平移位电路，将晶体振荡器输出的正弦波整形成方波，且电路实现了双电压域工作。基于华宏0.11 μm 4P5M CMOS工艺，使用Cadence Spectre对设计的电路进行仿真。结果显示，当电源电压为3.3 V时，该晶振电路的输出频率为8 MHz，起振时间为0.35 ms，输出波形的占空比为49.89%，工作电流为350 μA。

参考文献 |

2021年第21卷第2期 pp.020303

邵颖飞,鲁征浩. 基于皮尔斯振荡器的8 MHz晶振电路设计[J]. 电子与封装, 2021, 21(2): 20303-.

SHAO Yingfei, LU Zhenghao. Design of 8 MHzCrystal Oscillator Circuit Based on Pierce Oscillator[J]. Electronics and Packaging, 2021, 21(2): 20303-.

微电子制造与可靠性

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基于GaAs背孔工艺监控研究

黄光伟,马跃辉,陈智广,李立中,林伟铭

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2021.0209

摘要 ( 303 )

PDF(36959KB) ( 512 )

在GaAs背孔工艺制作中，通孔良率影响着后续溅镀、电镀金属层与正面金属互联，在该道关键制程中缺乏有效的监控方法。在背孔工艺中，采用FIB、SEM的方式对ICP蚀刻后的晶圆进行裂片分析，这无疑大大增加了研发成本，裂片分析也仅仅是当前晶圆的通孔良率，且分析孔洞数量有限，本身存在局限。提出在晶圆正面依次沉积Si₃N₄/PI/Si₃N₄ =600 nm/1.6 μm/800 nm,采用ICP蚀刻，蚀刻气体为Cl₂/BCl₃，在光学显微镜（OM）20倍率下便可观察到晶圆正面第一特征蚀刻通孔印记和印记尺寸较原始尺寸单边大10 μm的第二通孔特征，该监控方式节省研发成本且统计良率直观，可及时反馈通孔良率，监控产品的可靠性、可再现性。

参考文献 |