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X波段Si基片集成脊波导MEMS环行器

微纳电子技术 2024年第4期61卷 156-161页

作者：汪蔚李志东田松杰高纬钊刘博达中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

基于波导传输理论设计并制备了一款Si基片集成脊波导(RSIW)微电子机械系统(MEMS)环行器,该环形器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。通过在基片集成波导(SIW)结构中添加脊梁结构,形成RSIW传输结构,使传输主模T... 详细信息

基于波导传输理论设计并制备了一款Si基片集成脊波导(RSIW)微电子机械系统(MEMS)环行器,该环形器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。通过在基片集成波导(SIW)结构中添加脊梁结构,形成RSIW传输结构,使传输主模TE10模的截止频率比矩形波导TE10模的低,从而实现相同频率下更小的器件尺寸。同时,通过电磁仿真软件对射频匹配和磁场分布进行了精确的建模仿真,完成了Si基片集成脊波导MEMS环行器的仿真设计。制备了尺寸为6 mm×6 mm的环行器样品并进行了测试,结果验证了仿真设计的准确性,其工作频率为8~12 GHz,回波损耗大于20 dB,隔离度大于18 dB,插入损耗小于0.5 dB。实现优良微波特性的同时,相比于常规的SIW结构环行器尺寸缩小了20%左右。

关键词：微电子机械系统(MEMS) 环行器基片集成脊波导(RSIW) 高阻硅脊梁结构

SiC功率模块用氮化硅陶瓷AMB覆铜基板的研究进展

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微纳电子技术 2024年第8期61卷 1-9页

作者：赵昱刘林杰吴亚光张义政刘思雨谢峥嵘中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

国内新能源汽车领域对SiC功率模块的高压、大功率和高可靠的要求,为氮化硅陶瓷活性金属焊接(AMB)覆铜基板的大规模应用提供了支撑。从氮化硅陶瓷AMB覆铜基板制备工艺流程入手,重点介绍国内氮化硅陶瓷AMB覆铜基板的研究现状。综述了氮化... 详细信息

国内新能源汽车领域对SiC功率模块的高压、大功率和高可靠的要求,为氮化硅陶瓷活性金属焊接(AMB)覆铜基板的大规模应用提供了支撑。从氮化硅陶瓷AMB覆铜基板制备工艺流程入手,重点介绍国内氮化硅陶瓷AMB覆铜基板的研究现状。综述了氮化硅陶瓷基板的国内外研究进展,并总结了提升氮化硅陶瓷基板热导率和强度的主要方法。汇总了氮化硅陶瓷AMB覆铜用活性焊料的类型、作用机理和应用方法。阐述了获得低空洞率氮化硅陶瓷AMB覆铜基板的钎焊方法。简述了氮化硅陶瓷AMB覆铜基板刻蚀的工艺流程。从镀液选择、镀覆时间、镀液温度等方面,详细论述了氮化硅陶瓷AMB覆铜基板在镀覆工艺中的注意事项。最后指出了国内氮化硅陶瓷AMB覆铜基板在材料性能和生产工艺上的不足,并展望了未来氮化硅陶瓷AMB覆铜基板的研究及发展方向。

关键词： SiC功率模块氮化硅陶瓷基板活性焊料钎焊刻蚀镀覆

石墨烯插入层对蓝宝石上GaN材料的应力调制

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微纳电子技术 2024年第9期61卷 142-147页

作者：王波房玉龙尹甲运张志荣芦伟立高楠中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

较大的晶格失配和热失配使得异质外延生长的GaN材料具有很高的残余应力,对材料和器件的性能产生重要影响。在蓝宝石衬底和GaN外延层之间插入一层石墨烯,通过Raman光谱和弯曲度测试分析了石墨烯插入层对GaN材料应力的影响。Raman测试结... 详细信息

较大的晶格失配和热失配使得异质外延生长的GaN材料具有很高的残余应力,对材料和器件的性能产生重要影响。在蓝宝石衬底和GaN外延层之间插入一层石墨烯,通过Raman光谱和弯曲度测试分析了石墨烯插入层对GaN材料应力的影响。Raman测试结果表明,蓝宝石衬底上GaN材料压应力为0.56 GPa,引入石墨烯插入层后GaN材料压应力为0.08 GPa。弯曲度测试结果表明无石墨烯插入层的蓝宝石上GaN材料弯曲度约为21.74μm,引入石墨烯插入层后弯曲度约为1.39μm,引入石墨烯插入层的GaN材料弯曲度显著降低。讨论了石墨烯插入层对蓝宝石上GaN材料的应力调制机制,验证了石墨烯插入层技术对于异质衬底上获得完全弛豫GaN外延层的可行性。

关键词：氮化镓(GaN) 外延石墨烯金属有机化学气相沉积(MOCVD) 应力弯曲度

应用于陶瓷封装外壳镍层表面的自动化金丝焊接方法

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微纳电子技术 2024年第8期61卷 93-99页

作者：吴兵硕刘旭张玉中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

目前,陶瓷封装外壳电镀辅助线的金丝焊接工艺主要依靠人工进行,效率和成品率低、需要频繁返工,极大地影响了生产效率;且焊点强度和焊接位置没有统一的焊接工艺规范,焊点形貌状态各异,产品一致性低。通过超声波焊接、热压电阻焊、超声波... 详细信息

目前,陶瓷封装外壳电镀辅助线的金丝焊接工艺主要依靠人工进行,效率和成品率低、需要频繁返工,极大地影响了生产效率;且焊点强度和焊接位置没有统一的焊接工艺规范,焊点形貌状态各异,产品一致性低。通过超声波焊接、热压电阻焊、超声波热压焊的工艺实验,确定电阻焊可将金丝有效焊接到镍层表面,拉力、金丝弧度、焊点形貌均满足工艺要求。实验确定了金丝直径25μm、预热温度50~220℃、焊点温度500℃以上、电压1~5V以及放电时间10~30ms等参数,同时,将焊丝生产过程,包括上料、预热、定位、焊接、下料全部实现自动化,焊接速率可达到200根/min,是人工生产的10倍以上。

关键词：陶瓷封装外壳电阻焊金丝焊接自动化生产镀层

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高温共烧陶瓷精细线条批量印刷工艺

微纳电子技术 2024年第8期61卷 67-72页

作者：王杰淦作腾马栋栋刘洋程换丽刘曼曼闫昭朴段强中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

当前,丝网印刷厚膜工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺,高密度陶瓷封装外壳的典型埋层布线线宽/线间距要求已达到45μm/45μm,为满足精细线条批量印刷要求,主要从原材料、网版和印刷工艺参数等方面分析了影响精细丝网印... 详细信息

当前,丝网印刷厚膜工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺,高密度陶瓷封装外壳的典型埋层布线线宽/线间距要求已达到45μm/45μm,为满足精细线条批量印刷要求,主要从原材料、网版和印刷工艺参数等方面分析了影响精细丝网印刷质量的因素。通过选用窄线径丝网规范(<15μm)的精密印刷网版,并调节浆料黏度至合适范围,同时优化印刷工艺参数,将印刷速度调整到250~300mm/s,减少了孔隙、断路、扩散等线条缺陷,印刷出状态优异的45μm线宽精细线条,从而实现45μm/45μm线宽/线间距的批量印刷,满足了高密度陶瓷封装外壳工艺要求。

关键词：厚膜丝网印刷精细印刷高密度陶瓷封装外壳高温共烧陶瓷(HTCC) 网版

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射频组件机械冲击试验仿真

环境技术 2024年第7期42卷 154-158,194页

作者：王振亚刘文豹中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

通信技术的发展有助于提高信息资源的共享性,通信系统的稳定性直接影响信息资源传递的效率。作为通信系统中的重要组成部分,射频组件使用材料多、内结构复杂、封装密度大,机械应力对其影响很大。本文利用有限元分析方法在机械冲击载荷... 详细信息

通信技术的发展有助于提高信息资源的共享性,通信系统的稳定性直接影响信息资源传递的效率。作为通信系统中的重要组成部分,射频组件使用材料多、内结构复杂、封装密度大,机械应力对其影响很大。本文利用有限元分析方法在机械冲击载荷作用下对射频组件进行模拟仿真,直观地展现组件的应力分布,并根据应力分布结果来判断组件本身所能承受的强度极限。最后通过实际试验验证的方式,表明该仿真模型的合理性,对后续射频组件可靠性研究具有一定的指导意义。

关键词：射频组件机械冲击有限元仿真

基于二次全息光刻生成莫尔条纹的全息光刻系统检测方法

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微纳电子技术 2024年第6期61卷 165-172页

作者：郝腾姚文港张奇中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

为对大尺寸、高精度、紫外全息光刻系统光束质量进行监控,提出了一种基于二次全息光刻生成莫尔条纹的检测方法。阐述了莫尔条纹形状与全息光刻光束质量的关系,建立了二次曝光微调角度与莫尔条纹周期关系的模型,给出了实际工作中的微调... 详细信息

为对大尺寸、高精度、紫外全息光刻系统光束质量进行监控,提出了一种基于二次全息光刻生成莫尔条纹的检测方法。阐述了莫尔条纹形状与全息光刻光束质量的关系,建立了二次曝光微调角度与莫尔条纹周期关系的模型,给出了实际工作中的微调角度范围,并进行了实验验证。实验结果显示,不同微调角度下莫尔条纹的周期与仿真结果误差在3%以内,10°微调角度下莫尔条纹的形貌与仿真结果相对应,不同相干光状态和存在一定装调误差下的莫尔条纹形貌与仿真结果一致,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察结果证实。该方法不需要对每一个光栅进行形貌检测,即可快速、间接地展现全息光刻系统的状态,是一种高效的检测方法。

关键词：全息光刻莫尔条纹光路检测周期

用于三轴MEMS加速度计的集成数字调理电路

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微纳电子技术 2024年第6期61卷 138-147页

作者：王晓任臣杨拥军中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

基于0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于三轴微电子机械系统(MEMS)加速度计的集成数字调理电路,实现了三轴加速度信号的数字后处理。该数字调理电路采用级联积分梳状(CIC)与有限冲击响应(FIR)相结合的滤波器形式,有... 详细信息

基于0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于三轴微电子机械系统(MEMS)加速度计的集成数字调理电路,实现了三轴加速度信号的数字后处理。该数字调理电路采用级联积分梳状(CIC)与有限冲击响应(FIR)相结合的滤波器形式,有效滤除了带外的量化噪声,提高了输出信号的信噪比;零位采用四阶多项式拟合温补算法,标度因数采用二阶多项式拟合温补算法,有效降低了加速度输出随温度的漂移,提升了加速度计的测量精度。此外,FIR滤波器采用时分复用的实现形式,温补模块采用串行实现形式,有效减小了芯片面积,最终芯片面积为1.5 mm^(2)。测试结果表明,滤波器符合设计值,三轴MEMS加速度计的零偏不稳定性为15μg,速率随机游走为0.035 m/s/√h,温补后零偏全温区变化量为3.55mg,提升了5.4倍;温补后标度因数全温区变化量为0.0026,提升了4.1倍,电路性能良好。

关键词：数字调理电路微电子机械系统(MEMS) 加速度计级联积分梳状(CIC)滤波器有限冲击响应(FIR)滤波器时分复用温度补偿

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内置温控多模耦合半导体激光器研究

微纳电子技术 2024年第7期61卷 62-69页

作者：程义涛王英顺吴浩仑武艳青晏青中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

随着半导体激光光源在通信、探测等领域应用的不断扩展,常规多模半导体光纤耦合模块功率温度特性不能满足使用需求,因此有必要研制高稳定性多模耦合半导体激光器。研制了一种内置温控的多模耦合半导体激光器。针对器件的封装耦合进行了... 详细信息

随着半导体激光光源在通信、探测等领域应用的不断扩展,常规多模半导体光纤耦合模块功率温度特性不能满足使用需求,因此有必要研制高稳定性多模耦合半导体激光器。研制了一种内置温控的多模耦合半导体激光器。针对器件的封装耦合进行了光纤耦合设计和散热设计,并对制作的器件的光电参数进行了测试,重点测试了宽温范围内的输出功率与功率变化率。测试结果表明:光纤芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.22时,室温下光纤输出功率大于3.1 W,耦合效率达到94%以上;在温度范围-45~70℃内,典型温度点下输出功率变化率低于1%。该内置温控多模耦合半导体激光器的研制为半导体激光器在泵浦领域的进一步应用提供了技术参考。

关键词：耦合封装半导体激光器多模内置温控蝶形封装