微波毫米波系统级封装中键合线建模
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微波毫米波技术基本知识目录一、内容概要 (2)1. 微波毫米波技术的定义 (2)2. 微波毫米波技术的历史与发展 (3)二、微波毫米波的基本特性 (4)1. 微波毫米波的频率范围 (5)2. 微波毫米波的传播特性 (6)3. 微波毫米波的波形与调制方式 (7)三、微波毫米波的传输与辐射 (8)1. 微波毫米波的传输介质 (10)2. 微波毫米波的辐射方式 (10)3. 微波毫米波的天线与馈电系统 (11)四、微波毫米波的探测与测量 (12)1. 微波毫米波的探测原理 (13)2. 微波毫米波的测量方法 (14)3. 微波毫米波的检测器件 (15)五、微波毫米波的应用 (16)1. 通信领域 (18)2. 雷达与导航 (19)3. 医疗与生物技术 (20)4. 材料科学 (21)六、微波毫米波系统的设计 (22)1. 系统架构与设计原则 (24)2. 混频器与中继器 (25)3. 功率放大器与低噪声放大器 (26)4. 检测与控制电路 (27)七、微波毫米波技术的未来发展趋势 (29)1. 新材料与新结构的研究 (30)2. 高速与高集成度的发展 (31)3. 智能化与自动化的应用 (32)八、结论 (34)1. 微波毫米波技术的贡献与影响 (35)2. 对未来发展的展望 (36)一、内容概要本文档旨在介绍微波毫米波技术的基本知识,包括其定义、原理、应用领域以及发展趋势等方面。
微波毫米波技术是一种利用微波和毫米波进行通信、雷达、导航等系统的关键技术。
通过对这一技术的深入了解,可以帮助读者更好地掌握微波毫米波技术的相关知识,为在相关领域的研究和应用提供参考。
我们将对微波毫米波技术的概念、特点和发展历程进行简要介绍。
我们将详细阐述微波毫米波技术的工作原理,包括传输方式、调制解调技术等方面。
我们还将介绍微波毫米波技术在通信、雷达、导航等领域的应用,以及这些领域中的主要技术和设备。
在介绍完微波毫米波技术的基本概念和应用后,我们将对其发展趋势进行分析,包括技术创新、市场前景等方面。
国家标准《系统级封装(SiP)术语》(征求意见稿)编制说明1工作简况1.1任务来源本项目是2018年国家标准委下达的军民通用化工程标准项目中的一项,本国家标准的制定任务已列入2018年国家标准制修订项目,项目名称为《系统级封装(SiP)术语》,项目编号为:***。
本标准由中国电子科技集团公司第二十九研究所负责组织制定,标准归口单位为全国半导体器件标准化技术委员会集成电路分技术委员会(TC78/SC2)。
1.2起草单位简介中国电子科技集团公司第二十九研究所位于四川成都,是我国最早建立的专业从事电子信息对抗技术研究、装备型号研制与批量生产的骨干研究所。
多年来一直承担着国家重点工程、国家重大基础、国家重大安全等工程任务。
能够设计、开发和生产陆、海、空、天等各种平台的电子信息系统与装备,向合作伙伴和用户提供高质量及富有创新的系统和体系解决方案。
二十九所总占地面积近2000亩。
建有军品研发中心、民品研发中心、高科技产业园生产制造中心和测试培训基地。
拥有先进的电磁环境仿真中心、国家级质量检测中心和大型电子信息装备试验场,良好的基础设施为检验电子信息装备的综合试验性能和进行技术验证、开展科学试验提供了良好条件。
国际先进的宽带微波混合集成生产线、先进数控加工设备以及现代化的大型物流等设施,为电子信息装备的研制和生产提供坚实的平台。
在军民结合、寓军于民的方针指导下,二十九所引入战略合作伙伴,通过控股公司十余年来的探索,已在微波射频部件与组件、无线电频谱监测、综合信息服务领域初具规模,近年来,民品公司在电磁空间安全、物联网高端制造、低碳经济产业领域积极探索,已取得初步成效。
经过50余年的创业与发展,二十九所正以追求卓越、不断创新的特色文化为依托,培养敬业爱岗、有知识的员工;培育团结协作、富于进取的团队。
我们实施集团化运作,推动军民贸协调发展,为把二十九所建设成为引领电子对抗行业发展,并与国际接轨的现代创新型企业而奋斗!1.3主要工作过程接到编制任务,项目牵头单位中国电子科技集团公司第二十九研究所成立了标准编制组,中科院微电子研究所、复旦大学、厦门半导体封装有限公司等相关单位参与标准编制工作。
微电子封装超声键合机理与技术中的科学问题摘要:我国是世界最重要的制造业大国。
随着世界制造业重心的转移,一批重要的制造业基地正在我国崛起。
中国的制造业吸收了一半的城市就业人口、一半的农村剩余劳动力,财政收入的一半来自制造业,而微电子工业是现代制造业的基础之一,已成为 21 世纪的全球头号产业。
在技术不断发展的过程中,人们意识到要想以自动化方式进行大批量制造,即需要能够从力学以及机械角度对装备的工艺细节进行深入的把握。
以现今的热点技术超声键合为例,对技术重点以及发展方向进行一定的分析。
关键词:微电子封装;超声键合机理;技术电子封装作为集成电路IC与电子系统间的连接桥梁,而电子器件的超薄、轻量化、高温服役、低功耗等发展趋势与迫切需求又对封装互连材料与工艺提出了更高的要求,这也将是推动半导体延续摩尔定律发展的重要关键环节。
此外,具有大电流/大电压、高温服役、高集成度等特性的大功率器件正蓬勃发展,且广泛应用在汽车电子、航空航天、电力电子设备与 5G 通信基站等领域中,它们对封装互连接头提出更为苛刻的要求,如极小互连间距、高服役温度与高可靠性等,因此,针对目前封装互连的共性重大问题,研发微电子互连新材料与工艺已成为我国争夺集成电路引领地位的关键战略之一。
一、微电子封装超声键合科学问题产生在键合过程当中,其科学问题形成的原因主要有:在键合过程中,其同超声疲劳以及微动摩擦过程具有类似的特征,即在工业应用背景方面具有相同的特点,在实际障碍研究方面都体现出数值仿真不准确以及实验困难的情况,且都具有材料微观行为以及微观性质的联系。
在实际超声疲劳以及微动研究当中,研究人员发现当表面的反应层以及吸附层遭到破坏时,暴露在表面的原子键链接则将具有加强的特征。
而当摩擦发生相对运动时,该原子键则会得到撕开,在显微镜观察当中,即可以发现存在咬死焊点以及表面材料转移等情况。
同时需要了解到的情况是,在新键合区域生成方面,将具有围绕已键合区域的情况,原子键的联结加强则可以说是一个具有简化特征的解释。
2024年半导体封装用键合丝市场分析现状1. 引言半导体封装用键合丝是半导体封装行业中的重要材料之一。
它主要用于在集成电路封装过程中连接芯片和封装基板,起到信号传导和电子连接的作用。
随着半导体产业的持续发展和技术进步,半导体封装用键合丝市场正处于快速增长的阶段。
本文将对半导体封装用键合丝市场的现状进行分析,并探讨市场的发展趋势。
2. 市场规模和主要参与者目前,半导体封装用键合丝市场规模不断扩大。
这主要归因于以下几个因素:1.半导体行业的快速增长:随着物联网、人工智能和5G等新兴技术的兴起,半导体需求量大幅增加,推动了半导体封装用键合丝市场的增长。
2.新型封装技术的发展:新型封装技术的出现,如3D封装和系统级封装,要求更高的键合丝性能和可靠性,进一步推动了市场的增长。
在半导体封装用键合丝市场中,主要的参与者包括国内外的键合丝供应商和半导体封装企业。
国内供应商如富士康、日月光等在市场中占据较大份额,同时,国外供应商如泰科电子、松下等也参与了中国市场的竞争。
3. 市场发展趋势半导体封装用键合丝市场在未来几年有望继续保持较高的增长速度。
以下是市场发展的几个主要趋势:1.新型材料的应用:为了满足更高的封装要求,半导体封装用键合丝市场将逐渐引入新型材料,如金铜合金和纳米线材料。
这些材料具有更好的导电性能和可靠性,有望在未来取代传统的黄金键合丝。
2.自动化生产的普及:随着智能制造技术的发展,半导体封装用键合丝的生产过程将更加自动化和智能化。
这将提高生产效率和产品一致性,降低生产成本,进一步推动市场的发展。
3.半导体封装产业的协同发展:半导体封装用键合丝作为半导体封装材料的重要组成部分,其发展与整个半导体封装产业密切相关。
未来,半导体封装企业和键合丝供应商将更多地进行技术合作和创新,共同推动市场的发展。
4. 市场挑战与对策尽管半导体封装用键合丝市场具有较高的增长潜力,但也面临着一些挑战:1.技术难题:新型封装技术的发展对键合丝的性能提出了更高的要求,如更高的可靠性、更低的电阻和更小的尺寸等。
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真1. 引言1.1 概述现代通信系统对于微波和毫米波频段的需求越来越高,这促使了微波毫米波芯片设计与仿真技术的快速发展。
薄膜集成无源器件技术在微波毫米波芯片设计中起到了至关重要的作用。
它通过采用薄膜材料和无源器件的集成,可以有效地实现高性能、小尺寸、低功耗以及良好的可扩展性和一体化功能。
1.2 文章结构本文将重点介绍基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真方法。
首先,我们将简要介绍薄膜集成无源器件技术的基本原理、主要应用领域以及技术发展趋势。
然后,我们将详细讨论微波毫米波芯片设计与仿真的步骤,包括设计前准备工作、器件选择和参数确定,以及电磁场仿真与分析方法。
接着,我们将通过一个具体案例研究来展示薄膜集成无源器件在微波毫米波芯片设计中的应用。
最后,我们将总结研究结果并展望未来的发展方向。
1.3 目的本文的目的是系统地介绍基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真方法,并通过具体案例研究来验证该方法的有效性和可行性。
通过深入了解该技术在通信系统中的应用,旨在推动微波毫米波芯片设计领域的进一步发展,为实现高性能、小尺寸、低功耗和多功能一体化的微波毫米波芯片提供参考和指导。
2. 薄膜集成无源器件技术2.1 基本原理薄膜集成无源器件技术是一种将微波毫米波电路中的无源器件(例如电容、电感、电阻等)直接整合在芯片上的技术。
它利用先进的制程工艺将薄膜材料(如金属、铁氧体等)通过多层沉积和纳米加工工艺,在芯片表面形成了所需的器件结构。
与传统离散元件相比,薄膜集成无源器件技术具有尺寸小、频带宽、功耗低以及可靠性高等优势。
2.2 主要应用领域薄膜集成无源器件技术在微波毫米波电路设计中具有广泛的应用领域。
它可以应用于天线系统中的耦合结构设计,改善天线的辐射特性;在滤波器设计中,实现更为精确和复杂的频率选择功能;在功分网络设计中,实现信号的分配和合并;在延迟线设计中,提供信号传输时延等。
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真微波和毫米波技术已经成为了现代无线通信、雷达和射频领域的重要关键技术。
薄膜集成无源器件技术在微波毫米波芯片设计与仿真中扮演着关键的角色。
本文将探讨基于薄膜集成无源器件技术的微波和毫米波芯片设计与仿真的方法和挑战。
薄膜集成无源器件技术是一种通过在介质薄膜上制备电子元器件的方法。
在微波和毫米波频段下,由于电路尺寸较小,传统的晶体管和集成电路芯片往往难以满足要求。
薄膜集成无源器件技术则可以制备具有更高性能和更小尺寸的无源器件,如衰减器、耦合器、滤波器等。
在微波毫米波芯片设计中,首先需要进行电路规划和设计。
通过仿真软件,可以对电路的性能进行理论预测。
例如,在无线通信领域中,设计一款高增益的低噪声放大器是非常重要的。
通过基于薄膜集成无源器件技术的仿真,我们可以优化电路参数,以满足增益、带宽、噪声系数等性能指标的要求。
在仿真过程中,需要考虑的参数包括电路中元件的尺寸、介质材料的参数和介质薄膜的性能等。
这些参数会直接影响到电路的性能。
因此,需要根据设计要求选择合适的薄膜材料和制备工艺,以及确定器件的物理尺寸。
其次,在电路仿真过程中,需要使用合适的仿真软件进行模拟和优化。
常用的仿真软件有ADS、CST、HFSS等。
这些软件可以帮助设计者分析和优化电路的性能,如S参数、功率、增益、带宽、噪声系数等指标。
通过仿真软件,可以绘制出电路的频率响应图、瞬态响应图和稳态响应图。
根据仿真结果,可以对电路进行参数的调整和优化,以达到设计要求。
在设计完成后,还需要进行电路的制造和测试。
通过薄膜集成无源器件技术,可以将电路制备在薄膜上,以减小电路的尺寸并提高制造效率。
制造完成后,可以使用测试设备对芯片进行性能测试,以验证设计结果的准确性。
需要注意的是,基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真是一个复杂的过程。
除了需要具备扎实的电路设计和仿真知识外,还需要了解薄膜材料和制备工艺的特性。
微波毫米波系统级封装中键合线建模孙一超胡静钱学军摘要:在系统级封装中,存在微波及高速电路,如果没有考虑互连线对电路性能的影响,可能会导致最终的电路不能满足设计要求。
本文利用3维电磁场仿真软件HFSS分析单根键合线的电磁特性,建立单根键合线的电路模型,并研究不同参数下键合线在电磁特性方面的区别。
关键词:键合线HFSS 等效电路Bond-Wire Modeling in Microwave Millimeter Wave System-Level Package Abstract: Without considering the influence of the interconnection line on the electric circuit performance in system-level package, the final electric circuit may not to be able to satisfy the design requirements for the existence of microwave and high-speed circuit. In this paper,the 3D electromagnetic analysis software HFSS was used to analyse the simple and the circuit model was build for the microwaveCharacteristics of the bond-wire in with different parameters.Keyword: Bond-Wire HFSS Equivalent Circuit1.引言随着科技水平的不断提高,无论是军用还是民用通信系统的功能都变得日益强大,随之电路结构也变得日益复杂,电路的规模、体积也不断增大。
通常,电路的体积庞大会限制其应用,为此,自上世纪90年代以来,能将微处理器、存储器以及模拟与数字IP核等集成在单一芯片上实现系统功能的系统级芯片(SoC)技术得到了快速发展。
但受工艺制造水平及工艺兼容性所限,一些功能强大的SoC很难实现,因此人们又提出了系统级封装技术。
系统级封装能将模拟、数字、微波、光电、微电子机械系统(MEMS)等不同工艺制作的芯片集成在一起,实现强大的系统功能,成为代表未来10年的主流封装技术。
然而,系统级封装技术涉及的问题很多,而且亟待解决。
在系统级封装中,存在微波及高速电路,如果没有考虑互连线对电路性能的影响,可能会导致最终的电路不能满足设计要求。
为此,需要在电路设计之初就要考虑互连线的寄生效应,并将其作为整体电路的一部分加以分析、仿真。
本文中,我们将通过HFSS全波分析软件仿真或得s参数,并建立相应的电路模型,从而进行一些初步研究。
2.分析计算图1 键合金丝示意图2.1 仿真HFSS一个典型的金丝键合模型如图1所示。
本课题模型中,选用的微带线的介电常数是2.16,损耗角正切是0.009,介质板的厚度为0.25mm,且特性阻抗为50Ω,中心频率为2.5GHz,可用软件算得,微带线的宽度为0.76mm,模型如图2所示,图2 键合金丝及微带线模型初步将其他参数定为:两微带线间距d=0.5mm ,拱高h=0.12mm ,金丝直径zjing=0.04mm ,得S11和S12(对称模型,S11=S22,S12=S21)如图3所示:S11 S12图3 d=0.5mm h=0.12mm zjing=0.04mm 有金丝时的S 参数由于此处的端口是设置在最外侧,不只是金丝,微带线的属性也包含在内,因此,单独对微带线进行建模测其S 参数。
图4 微带线模型S11 S12图5 d=0.5mm h=0.12mm zjing=0.04mm 没有有金丝时的S 参数由上可以得到单独的键合金丝的S 参数,再根据S 参数和Y 参数的关系,便可以得到Y 参数的值。
2.2 建模键合线等效电路模型可以用图6所示的二端口网络来表征。
图6 键合线等效电路模型图中,R1和R2代表终端阻抗,C1和C2为终端电容,R 为键合线的电阻损失。
据Π型网和 Y 参数矩阵的关系,可以得到:则,经过变形易得:以频率为2.5GHz,d=0.5mm h=0.12mm zjing=0.04mm为例,金丝加微带线的S参数为:S11=S22=-25.4,S12=S21=-0.158由S、Y参数的对应关系:得:Y11=Y22=-0.0216 Y12=Y21=0.000016同理,微带线的S参数为:S11=S22=-0.143,S12=S21=-45.2对应的Y参数为:Y11=Y22=-0.02 Y12=Y21=-0.000885则键合线的Y参数为:Y11=Y22=-0.0016 Y12=Y21=0.0009再由电路元件的求解公式可得即可得到等效电路模型的各个参数:R1=R2=1428.7Ω R=1.1kΩC1=C2=0.046pF L=0.071μH2.3 分析2.3.1参数随频率的变化特性:保持其他条件不变,取d=0.5mm h=0.15mm zjing=0.04mm条件下,频率依次为2GHz、2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz、2.8GHz,得到表1。
表1 参数随频率变化的特性表d=0.5mm h=0.15mm zj=0.04mmf/GHz微带线和金丝微带线R1=R2/ΩR/ΩC1=C2/pFL/μH S11 S12 S11 S122.0 -26.4 -0.127 -0.114 -46.8 1437 1159 0.055 0.099 2.2 -26.1 -0.139 -0.125 -46 1432 1138 0.050 0.083 2.4 -25.6 -0.152 -0.137 -45.5 1389 1124 0.047 0.075 2.6 -25.05 -0.165 -0.149 -44.9 1344 1108 0.0455 0.0682.8 -24.3 -0.18 -0.162 -44.8 1260 1103 0.0451 0.0633.0 -22.5 -0.2 -0.174 -36.3 1397 893 0.0380 0.048由表1易得:R、L、C均是随着频率的变大而变小。
2.3.2参数随间距d的变化特性:取定频率为2.4GHz,拱高h为0.15mm,直径zjing为0.04mm,改变间距d 的值,得到表2:表2 参数随间距变化的特性表f=2.4GHz h=0.15mm zj=0.04mmd/mm微带线和金丝微带线R1=R2/ΩR/ΩC1=C2/pFL/μH S11 S12 S11 S120.49 -26.4 -0.127 -0.114 -46.8 1673 1104 0.040 0.074 0.5 -26.1 -0.139 -0.125 -46 1389 1124 0.048 0.075 0.51 -25.6 -0.152 -0.137 -45.5 1346 1136 0.049 0.076 0.55 -25.05 -0.165 -0.149 -44.9 1236 1150 0.054 0.077由表2易得:R1、R2随着d的增大而减小,R、C、L随着d的增大而增大。
2.3.3参数随拱高h的变化特性:与2.3.2同理,取定频率为2.4GHz,间距d为0.5mm,直径zjing为0.04mm,改变拱高h的值,得到表3:表3 参数随间距变化的特性表f=2.4GHz d=0.5mm zj=0.04mmh/mm微带线和金丝微带线R1=R2/ΩR/ΩC1=C2/pFL/μH S11 S12 S11 S120.13 -26.7 -0.149 -0.137 -44.5 1535 1125 0.043 0.075 0.15 -25.6 -0.152 -0.137 -45.5 1389 1124 0.048 0.075 0.17 -26.25 -0.15 -0.137 -45.5 1473 1125 0.045 0.075 0.20 -27 -0.149 -0.137 -45.5 1578 1125 0.042 0.075 0.25 -23 -0.163 -0.137 -45.5 1100 1120 0.060 0.075由表3易得:除了L保持不变外,其余参数随着h的变化,并没有很明显的变化趋势。
2.3.4参数随直径zjing的变化特性:同理,取定频率为2.4GHz,拱高h为0.15mm,间距d为0.5mm,改变直径zjing的值,得到表4:表4 参数随直径变化的特性表f=2.4GHz d=0.5mm h=0.15mmzj/mm微带线和金丝微带线R1=R2/ΩR/ΩC1=C2/pFL/μH S11 S12 S11 S120.03 -24.77 -0.155 -0.137 -44.5 1289 1123 0.051 0.075 0.035 -25 -0.153 -0.137 -45.5 1315 1123 0.050 0.075 0.04 -25.6 -0.152 -0.137 -45.5 1389 1124 0.048 0.075 0.045 -26.6 -0.149 -0.137 -45.5 1521 1125 0.044 0.075 0.05 -28.6 -0.145 -0.137 -45.5 1833 1127 0.036 0.075由表4得:随着直径的增大,R1、R2、R均增大,而C1、C2减小。
4. 总结通过三维HFSS的仿真以及数据的处理可得,频率、金丝的跨距、直径均对等效电路的参数有很大的影响,这样,我们就可以在以后的封装工作之前,对其特性进行有根据的预测,并合理地优化结构,避免了很多麻烦。
5.参考文献徐鸿飞,殷晓星,孙忠良毫米波微带键合金丝互连模型的研究东南大学张生春T/R组件中金丝键合的仿真与优化西安电子工程研究所西安周燕孙玲景为平IC 封装中引线键合互连特性分析东南大学集成电路学院。