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高精度薄厚膜异构HTCC基板制备工艺

微纳电子技术 2024年第7期61卷 150-155页

作者：张鹤杨鑫谢岳杨振涛刘林杰中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

针对高温共烧陶瓷(HTCC)基板高平整度、高密度封装需求,提出了一种高精度薄厚膜异构HTCC基板的制备方法,并对其关键工艺进行研究。结合陶瓷基板精密研磨工艺与薄膜制备工艺,该方法在大幅降低原有HTCC基板的平面度、粗糙度的同时,实现HTC... 详细信息

针对高温共烧陶瓷(HTCC)基板高平整度、高密度封装需求,提出了一种高精度薄厚膜异构HTCC基板的制备方法,并对其关键工艺进行研究。结合陶瓷基板精密研磨工艺与薄膜制备工艺,该方法在大幅降低原有HTCC基板的平面度、粗糙度的同时,实现HTCC表面精密布线。测量结果表明,薄厚膜HTCC基板的平面度低至15μm,表面布线最小线宽低至10μm,与传统陶瓷基板平面度(30μm)与最小线宽(50μm)相比均有较大改善。在此基础上,研究了不同种子层厚度对薄厚膜异构HTCC基板结合力的影响。结果表明当钛钨层厚度为150 nm时,薄膜层和陶瓷基板结合力高达9.27 gf(1 gf=0.0098 N)。

关键词：多层共烧陶瓷薄膜金属化封装基板异构集成键合强度

低噪声放大器热真空试验可靠性与失效机理研究

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环境技术 2024年第7期42卷 49-55页

作者：刘国强中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

应用于航天领域的低噪声放大器,作为无线通信设备的前段核心部件,其工作环境复杂,无法进行及时的更换和维修。为了保障无线通信设备要求高可靠、长寿命,本文选择四通道接收组件一只进行热真空试验。该组件的低噪声放大器在温度范围为(-5... 详细信息

应用于航天领域的低噪声放大器,作为无线通信设备的前段核心部件,其工作环境复杂,无法进行及时的更换和维修。为了保障无线通信设备要求高可靠、长寿命,本文选择四通道接收组件一只进行热真空试验。该组件的低噪声放大器在温度范围为(-55~150)℃的热真空试验下,均发生不同程度的退化和失效,并借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)及微光显微镜(EMMI)等失效分析设备对试验后组件中的低噪声放大器芯片开展失效分析研究,确定芯片的薄弱环节和失效机理,为优化低噪声放大器设计,提高其在太空环境下的性能和可靠性提供实验依据。

关键词：低噪声放大器热真空试验可靠性失效分析

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双面腔体结构的HTCC层压模具设计实现

微纳电子技术 2024年第8期61卷 39-44页

作者：程换丽淦作腾马栋栋王杰刘曼曼中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

高温共烧陶瓷(HTCC)双面腔体在加工时极易发生变形,严重时可导致产品无法正常加工。在HTCC制备过程中,层压工艺是影响HTCC双面腔体形变的最重要的工艺。针对HTCC双面腔体加工时发生的形变问题,设计了一种全新的层压模具,并对其销钉结构... 详细信息

高温共烧陶瓷(HTCC)双面腔体在加工时极易发生变形,严重时可导致产品无法正常加工。在HTCC制备过程中,层压工艺是影响HTCC双面腔体形变的最重要的工艺。针对HTCC双面腔体加工时发生的形变问题,设计了一种全新的层压模具,并对其销钉结构进行优化。与传统的层压模具相比,新的层压模具具有双面腔体配合带底座销钉的特点,其能够大幅提高双面腔体结构HTCC层压一致性,解决传统层压模具存在的腔体变形问题。同时,通过调节销钉底座尺寸,改善了双面腔体结构HTCC的层压压痕问题。当底座直径为9~12mm时,可有效保证双面腔体的层压效果。上述结果为后续双面腔体结构HTCC加工提供了参考。

关键词：高温共烧陶瓷(HTCC) 层压模具双面腔体销钉变形

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激光加工氧化铝生瓷微结构制备方法

微纳电子技术 2024年第8期61卷 45-51页

作者：马栋栋淦作腾张鑫磊王杰程换丽刘曼曼中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

Al_(2)O_(3)陶瓷具备机械强度高、耐热性好、耐腐蚀的优势。基于激光减材加工技术,介绍了Al_(2)O_(3)生瓷激光减材加工的基本原理。通过建立激光能量密度模型,计算改变激光加工参数时的激光能量密度,从而对加工深度进行预测。通过对比... 详细信息

Al_(2)O_(3)陶瓷具备机械强度高、耐热性好、耐腐蚀的优势。基于激光减材加工技术,介绍了Al_(2)O_(3)生瓷激光减材加工的基本原理。通过建立激光能量密度模型,计算改变激光加工参数时的激光能量密度,从而对加工深度进行预测。通过对比激光加工功率、填充间距、扫描速度和激光重复频率的实验结果,分析了不同加工参数对Al_(2)O_(3)生瓷加工深度和表面粗糙度的影响规律。实验结果表明,通过使用合适的加工参数,在Al_(2)O_(3)生瓷上可制备深度12~280μm和表面粗糙度0.5~1.0μm的腔体。单脉冲能量是影响Al_(2)O_(3)生瓷加工深度的主要因素。在激光能量密度不变的情况下,单脉冲能量(20~200μJ)越高,加工深度越深。该研究验证了激光减材加工技术在Al_(2)O_(3)生瓷腔体直接成型加工中的可行性,推动了激光加工腔体技术在陶瓷封装外壳中的应用。

关键词：激光减材加工 Al_(2)O_(3)生瓷加工深度表面粗糙度单脉冲能量

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基于氮化铝HTCC的表面Cu互连制备技术

微纳电子技术 2024年第7期61卷 156-161页

作者：杨欢张鹤杨振涛刘林杰中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

针对高集成密度、高散热封装外壳发展需求,基于氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)多层基板,结合直接镀铜(DPC)工艺,提出了一种薄厚膜相结合的高散热封装基板及其制备方法。重点对氮化铝HTCC与表面铜(Cu)层间的结合力进行研究和优化,通过扫... 详细信息

针对高集成密度、高散热封装外壳发展需求,基于氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)多层基板,结合直接镀铜(DPC)工艺,提出了一种薄厚膜相结合的高散热封装基板及其制备方法。重点对氮化铝HTCC与表面铜(Cu)层间的结合力进行研究和优化,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和剥离强度测试仪分析和研究了界面的微观结构和力学性能。研究结果表明:与氮化铝/钛钨(TiW)/Cu相比,氮化铝/钛(Ti)/Cu界面的缺陷更少,金属Ti的黏附性能更优,拉脱断裂面在陶瓷基板上。当采用厚度为400 nm的Ti作为黏附层时,表面金属化剥离强度高达592 MPa,实现了高界面结合力,保证了产品封装性能的稳定性。

关键词：氮化铝高温共烧陶瓷(HTCC)多层基板直接镀铜(DPC) 黏附层钛(Ti) 剥离强度

p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性分析

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微纳电子技术 2024年第6期61卷 62-67页

作者：宋红伟宋洁晶秦龙中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

从电流在金属和半导体界面的拥堵效应出发,依据圆形传输线模型(CTLM)推导出适用于金属和薄层半导体间欧姆接触电阻率的表达式。利用四探针电阻测量法、高导电性下小电流密度测试法以及对薄膜电阻和传输线长度采用非线性拟合的方法获得... 详细信息

从电流在金属和半导体界面的拥堵效应出发,依据圆形传输线模型(CTLM)推导出适用于金属和薄层半导体间欧姆接触电阻率的表达式。利用四探针电阻测量法、高导电性下小电流密度测试法以及对薄膜电阻和传输线长度采用非线性拟合的方法获得薄层半导体与金属之间高精度的欧姆接触电阻和电阻率测试结果。研究了Zn掺杂浓度和合金温度对p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性的影响。研究发现:在相同合金温度下,掺杂浓度为1.94×10^(19)cm^(-3)时,样品的欧姆接触电阻率小于掺杂浓度为1.52×10^(19)cm^(-3)的样品,即提高p型InGaAs薄层半导体Zn掺杂浓度有利于半导体和金属Ti/Pt/Au形成良好的欧姆接触;相同Zn掺杂浓度的p型InGaAs薄层半导体,在经过光刻、等离子体去胶、湿法腐蚀等前道工艺后,合金温度为410℃的样品欧姆接触电阻率小于合金温度为380℃的样品,即可通过提高合金温度改善半导体与金属之间的欧姆接触特性。

关键词：欧姆接触特性薄层半导体掺杂浓度合金温度

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6英寸碳化硅外延片小坑缺陷研究

微纳电子技术 2024年第7期61卷 86-92页

作者：李帅房玉龙芦伟立王健郝文嘉李建涛陈宏泰王波牛晨亮中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

随着碳化硅(SiC)功率器件在新能源汽车、光伏产业、高压输电和智能充电桩等下游领域需求的爆发式增长,对高质量、低缺陷密度SiC外延材料提出了迫切需求。有研究表明,小坑缺陷可能引起器件漏电流增大,影响SiC金属氧化物半导体场效应晶体... 详细信息

随着碳化硅(SiC)功率器件在新能源汽车、光伏产业、高压输电和智能充电桩等下游领域需求的爆发式增长,对高质量、低缺陷密度SiC外延材料提出了迫切需求。有研究表明,小坑缺陷可能引起器件漏电流增大,影响SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)栅氧可靠性,因此对外延材料小坑缺陷的研究成为热点之一。采用单片水平式SiC外延设备,在6英寸(1英寸=2.54 cm)偏4°SiC衬底上生长4H-SiC外延层,系统研究了外延工艺对小坑缺陷的影响。采用表面缺陷测试仪对外延层小坑缺陷形貌和数量进行表征,利用表面缺陷测试仪的同步定位系统研究了小坑缺陷的起源与形成机理。研究结果表明,通过优化碳硅比和生长温度,有效降低了4H-SiC外延层小坑缺陷密度,小坑缺陷密度可控制在25 cm^(-2)以下,实现了低缺陷密度的高质量外延材料生长。

关键词： 4H-SiC 小坑缺陷高质量外延碳硅比生长温度

一种带热沉结构的100Gbps高速差分BGA一体化封装外壳

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微纳电子技术 2024年第8期61卷 16-24页

作者：金浓左汉平周扬帆乔志壮中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

为满足高速芯片对高密度封装、高速传输性能、高散热以及高可靠性的综合要求,基于低温共烧陶瓷(LTCC),研究了一款带热沉结构的高速差分球栅阵列(BGA)一体化封装外壳。该BGA外壳集成了20路高速信号传输通路,具有高密度和高集成的特点。... 详细信息

为满足高速芯片对高密度封装、高速传输性能、高散热以及高可靠性的综合要求,基于低温共烧陶瓷(LTCC),研究了一款带热沉结构的高速差分球栅阵列(BGA)一体化封装外壳。该BGA外壳集成了20路高速信号传输通路,具有高密度和高集成的特点。分析了高速传输路径中水平转垂直结构时节距改变引入的失配问题,采用了分叉结构处过渡优化布线方案。通过对键合丝进行阻抗匹配设计,降低了键合指端头尺寸较小时键合丝引入的电感-电容效应,实现单个通路射频(RF)性能在DC~67 GHz满足回波损耗≤-12 dB,可支持单通道100 Gbps PAM4信号传输。通过设置通腔结构焊接钼铜热沉,使芯片与热沉直接接触,并将热沉与BGA焊盘置于不同侧,可在不影响二级装配的同时满足大功率芯片散热需求,解决了LTCC陶瓷散热不足的问题。采用下沉式封口区,在实现气密性封装的同时避免盖板与焊球干涉。

关键词：高速差分球栅阵列(BGA)封装散热气密性低温共烧陶瓷(LTCC) 一体化封装

陶瓷封装外壳多表面外观检测机构的设计与应用

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微纳电子技术 2024年第7期61卷 126-136页

作者：吴兵硕彭博刘林杰赵文义中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

由于对陶瓷封装外壳的特殊设计需求以及对批次间一致性要求越来越高,人工质检不再能完全满足要求。针对外壳的外形特点、缺陷特点以及生产特点,通过对融合人工智能(AI)检测技术的封装外壳缺陷自动检测算法的研究,设计了多金、缺金、凹/... 详细信息

由于对陶瓷封装外壳的特殊设计需求以及对批次间一致性要求越来越高,人工质检不再能完全满足要求。针对外壳的外形特点、缺陷特点以及生产特点,通过对融合人工智能(AI)检测技术的封装外壳缺陷自动检测算法的研究,设计了多金、缺金、凹/凸点等关键外观缺陷的检测方案。通过开发多表面缺陷检测机构,实现陶瓷封装外壳多个表面缺陷检测的自动化,保证了多表面缺陷均可检测性。该检测机构搭配不同镜头和多角度光源,提高了机器视觉采集能力。相比人工检测,该检测机构的检测能力较高,并实现效率提升2倍以上。该多表面外观检测机构的应用提高了产品检验质量和检验一致性,实现了人工检测向全自动检测的跨越。

关键词：陶瓷外壳缺陷检测多表面自动检测人工智能(AI)检测机器视觉自动化