摘要：基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维(3D)异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段四通道高功率收发(T/R)模块。该模块由两层硅基封装堆叠而成,层间采用球栅阵列(BGA)植球堆叠,实现模块小型化;采用高低阻抗匹配建模,保证低损耗输出,采用导热垫加微流道散热板达到了良好的散热效果,实现模块高功率输出;对模块的微波垂直互连结构和散热进行建模和仿真。测试结果表明,在14~18 GHz内发射通道饱和输出功率大于40 dBm,接收通道增益大于21 dB,噪声系数小于3.5 dB,模块尺寸仅为14.0 mm×14.0 mm×3.3 mm。该模块在兼顾高集成度的同时性能指标得到了进一步提升。

摘要：随着先进电子封装产品对低成本和高性能的需求不断提高,三维集成技术以其传输速度快、功耗低、封装尺寸小、系统集成度高等优势,逐渐成为一个主流研发方向。三维集成封装通常采用晶圆级制造技术,由于半导体制造工艺及三维结构设计的复杂性,加之晶圆尺寸增大、厚度减小等发展趋势,使得有效控制晶圆翘曲以保证产品良率和可靠性面临着更大挑战。针对12英寸晶圆的典型三维集成结构,采用有限元仿真分析方法,研究多层薄膜堆叠产生的晶圆翘曲。对临时键合、晶圆减薄、晶圆键合及解键合等不同晶圆制造工艺中的翘曲变化进行了模拟计算,并选取关键工艺及设计参数进行评估与优化。通过对比实际产品的测量结果验证了仿真模型的合理性,运用仿真方法为产品设计提供了参数选择的指导依据。

摘要：现代化三维立体集成技术的发展,对电子元器件提出了高密度、集成化和小型化的要求,其内部过高的热流密度成为影响器件长期可靠性的决定性因素。在这种发展趋势下,电子产品热管理的地位不断提升,其重要性甚至不下于芯片设计本身。自微流道散热技术诞生以来,其展现出的优异的散热效果,使其成为高密度集成器件热管理的首选方案,并受到世界范围内研究者广泛关注。经过数十年的研究,微流道技术演化出几种不同的技术路线,并出现了十数种不同结构的微流道设计方案。为了更好地理解这种日新月异的技术,本文进行了系统性的调研和综述。

摘要：基于硅基微电子机械系统(MEMS)三维异构集成工艺,设计并制作了用于相控阵天线系统的三维堆叠式Ku波段双通道T/R组件。该组件由两层硅基结构通过球栅阵列(BGA)植球堆叠而成,上下两层硅基封装均采用5层硅片通过硅通孔(TSV)、晶圆级键合工艺实现。组件集成了六位数控移相、六位数控衰减、串转并、电源调制、逻辑控制等功能,最终组件尺寸仅为15 mm×8 mm×3.8 mm。测试结果表明,在Ku波段内,该组件发射通道饱和输出功率大于24 dBm,单通道发射增益大于20 dB,接收通道增益大于20 dB,噪声系数小于3.0 dB。该组件性能好,质量轻,体积小,加工精确度高,组装效率高。

摘要：设计了一种新型三维集成射频模拟数字一体化微系统。传统的射频前端尺寸为250 mm×120 mm,经过微系统集成后尺寸仅为37 mm×37 mm,面积减小了95%。该微系统基于一体化陶瓷三维封装架构,集成多种裸芯片和无源器件,实现内部信号的电气互连;采用一种全新的散热方案,定制开发了一种高导热复合热沉盖板,热导率从15 W/(m·K)提升至150 W/(m·K)以上。在FC裸芯片和盖板之间填充导热硅胶,形成了一条新的散热途径,达到高效散热的效果。

摘要：本文基于硅基三维集成技术,提出了一种高集成度低剖面的W频段有源相控阵微系统.将阵列划分为若干个2×4单元的W频段相控阵子阵微系统.每个子阵微系统采用了三维布局封装结构,内部一体化集成了天线、有源芯片和无源网络等功能单元.以子阵微系统为基本单元,利用阵列扩展技术将8个子阵微系统拼接成为8×8单元的W频段有源相控阵阵列.设计了高耦合度低损耗的CPW共面波导(co-planar waveguide,CPW)传输线、基于TSV硅通孔(through silicon via,TSV)的准同轴垂直传输结构、基于微凸点的hot-via芯片接口等高频传输结构,解决了天线阵列到有源芯片的W频段信号层间传输难题.样机加工测试结果表明,92~96 GHz频率范围内,该相控阵阵列可实现二维波束快速扫描功能,扫描角达到±40°,重量仅为85 g,剖面厚度仅为7.4 mm.

摘要：针对滤波放大器中滤波器体积大、数量多的特点,提出了一种基于三维集成技术的小型化设计方法。该方法利用球栅阵列连接,实现多个基板的三维集成互联组装。将放大电路置于下层基板,滤波器置于中间层基板,上层基板作为滤波器的屏蔽层,通过焊球实现信号互通和电磁屏蔽隔离。该设计可缩小多个滤波器级联时电路布局尺寸,为实现高集成、小型化、多功能的滤波放大器产品提供了有效的解决方案。

摘要：介绍了三维集成微波组件的典型集成架构及其特点,综述了三维集成微波组件基板技术、垂直互连及热设计等关键技术研究现状,对主要技术性能进行了对比分析。介绍了三维集成微波组件可靠性理论与技术研究进展及后续研究方向。分析了三维集成微波组件技术发展趋势,提出了重点技术攻关方向建议,并对三维集成微波组件技术发展和应用前景进行了预测。

摘要：三维集成技术的发展需要高密度和高深宽比的硅通孔(TSV)阵列。由于TSV填充材料与TSV衬底材料之间的热膨胀系数不匹配,TSV在使用或加工过程中会出现严重的热应力问题,造成器件失效甚至是晶圆损坏。设计了一种具有低热应力和高深宽比的中空TSV。单个TSV呈现橄榄球形状,TSV中部直径最大,其次是顶部的直径,最小的是底部直径。采用金属钨进行空心填充,因为钨的热膨胀系数与硅衬底的更匹配。当出现热失配时,空心填充使得空心结构为填充金属与硅的热膨胀提供了缓冲空间,能够大幅度减小TSV衬底所受到的热应力。仿真结果表明沿着TSV轴向方向和径向方向,热应力分别减小了62.4%和60.5%。基于设计的TSV结构,开发了一套基于8英寸(1英寸=2.54 cm)硅晶圆的工艺流程,成功实现了1600/mm^(2)超高密度阵列的加工制作,能够应用于高密度三维集成。

摘要：本文研究了一种用于5G通信的射频微系统与天线一体化三维扇出型集成封装技术.通过在玻璃晶圆上使用双面布线工艺,实现毫米波天线阵列的制作.将TSV转接芯片与射频芯片倒装焊在玻璃晶圆上,再用树脂材料进行注塑,将玻璃晶圆与异构芯片重构成玻璃与树脂永久键合的晶圆.减薄树脂晶圆面漏出TSV转接芯片的铜柱,在树脂表面上完成再布线.把控制、电源管理等芯片倒装焊在再布线形成的焊盘处,植上BGA焊球形成最终封装体.利用毫米波探针台对射频传输线的损耗进行测量,结果表明,1 mm长的CPW传输线射频传输损耗在60 GHz仅为0.6 dB.在玻璃晶圆上设计了一种缝隙耦合天线,天线在59.8 GHz的工作频率最大增益达到6 dB.这为5G通信的射频微系统与天线一体化三维扇出型集成提供了一个切实可行的解决方案.