1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
在人工智能、航空航天、****装备电子系统小型化、模块化、智能化需求驱动下，系统级封装设计及关键工艺技术取得了革命性突破。新型的系统封装方法可把不同功能器件集成在一起，并实现了相互间高速通讯功能。封装工艺与晶圆制造工艺的全面融合，使封装可靠性、封装效率得到极大的提升，封装寄生效应得到有效抑制。文章概述了微系统封装结构及类型，阐述了高可靠晶圆级芯片封装(WLP)、倒装焊封装(BGA)、系统级封装(SIP)、三维叠层封装、TSV通孔结构的实现原理、关键工艺技术及发展趋势。
系统级封装 晶圆级封装 倒装焊BGA封装 2.5D/3D叠层封装 通孔技术 system in package (SIP) wafer level package (WLP) FC-ball grid array (FC-BGA) 2.5D / 3D stack package TSV process
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司，广东 珠海 519080
基于薄膜铌酸锂干法刻蚀工艺不能获得高垂直度截面的特点，设计了一种基于折射率相近的填充材料作为模斑转换结构。所设计结构可兼容不同尺寸的输出光斑且整体结构的转换效率大于-0.28 dB。所提方案避免了薄膜铌酸锂干法刻蚀后的大倾角断面直接作为耦合端面时性能低的劣势，可提升薄膜铌酸锂电光调制器件在片上集成激光芯片的性能。三维模拟结果显示该结构对工艺误差不敏感、加工可行性高，为减小集成器件体积、降低成本及高密度集成提供可行方案。
薄膜 铌酸锂 片上集成 倒装焊 模斑转换 光学学报
2023, 43(23): 2331001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国电子科技集团公司第二研究所, 山西 太原 030024
3 吉林江机特种工业有限公司, 吉林 吉林 132000
针对国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，对光学对位系统进行了设计及验证，并对该系统用到的平行调整、光学对位及坐标系误差补偿算法进行研究。文章首先对倒装焊接光学对位工艺进行分析；然后对平行性调整及光学对位算法进行介绍，并根据光学对位系统测试流程，提出更加合理的误差补偿算法；最后，以上述算法为理论依据，设计光学对位系统，其包括准直系统、显微成像系统和激光测距三部分。所设计的光学系统可实现平行性粗调，特征点识别及平行性精调功能。试验结果表明，准直系统准直效果较好，显微成像系统分辨率高，成像质量较好，激光测距系统的测距精度为0.084 μm。设计的高精度光学对位系统解决了国内红外焦平面倒装焊机对高精度光学对位系统的迫切需求，已经在国内某型号的倒装焊机中得到应用，对于提高国产高端集成电路的自主研发和生产能力具有非常重要的意义。
红外焦平面倒装焊机 光学对位系统 平行调整 激光测距 infrared focal plane flip chip bonder optical alignment system parallel adjustment laser ranging
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京 210016
2 国家平板显示工程技术研究中心,南京 210016
基于硅基有源驱动芯片和单色LED显示阵列芯片,利用光刻及沉膜工艺,在芯片上完成了640×480铟柱阵列的制备,之后采用回流焊、倒装焊工艺,实现了驱动芯片和显示芯片的互联。结果表明: 采用倒装焊工艺可以实现硅基LED微显示器件的制作,具有可行性。
硅基发光二极管 微显示 铟-铟倒装焊 单色 silicon-based LED micro display In-In flip chip monochrome
1 北京理工大学 信息与电子学院 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
3 北京理工大学 材料科学与工程学院, 北京 100081
设计了一种倒装焊结构, 用于340 GHz的肖特基二极管探测器.探测单元是基于砷化镓(GaAs)工艺设计的.薄膜陶瓷支撑层旨在为太赫兹检测单元提供封装.通常, 导电胶用作天线和输出电路之间的附接.分别对倒装焊结构和无倒装焊结构(类引线键合结构)模型对太赫兹接收天线性能的影响进行研究.为了比较的目的, 使用相同的测试系统表征FC结构模型和无FC结构模型(引线键合结构).通过引线键合与倒装焊测试增益的结果比较, 表明倒装焊结构可以作为大规模太赫兹检测阵列封装的低成本解决方案.
太赫兹 倒装焊 对数周期天线 太赫兹封装 薄膜陶瓷 肖特基二极管 THz flip chip log periodic antenna THz package thin-film ceramic Schottky diode
介绍了倒装焊工艺的原理和流程, 分析了FC150倒装焊设备用于生产时存在的弊端, 讨论了一种以Visual Basic(VB)语言模拟鼠标键盘输入、判断窗口状态, 从而实现自动控制设备的方法, 实现了一键倒装焊工艺, 使倒装焊工艺流程中人工操作所占时间比重从30%下降到13%, 同时也解决了使用设备的语言障碍问题。
倒装焊 自动化控制 flip-chip automatic control FC150 FC150
清华大学 电子工程系 信息科学与技术国家实验室(筹)，北京 100084
针对光探测器在倒装焊过程中频响性能恶化的问题，建立等效电路模型分析出其原因，并通过优化倒装焊工艺条件予以有效解决。该电路模型包括探测器芯片、过渡热沉和倒装焊环节三个部分。基于倒装焊后探测器的S11参数和频响曲线提取出倒装焊环节特征参数，确认焊点接触电阻过大是引起探测器频响下降的主要原因。通过优化倒装焊工艺条件，有效减小了焊点接触电阻，基本消除了倒装焊对探测器频响特性的影响。
光探测器 倒装焊 频响特性 背靠背叠层UTC探测器 焊点接触电阻 photodiode flip-chip bonding frequency response back-to-back uni-travelling-carrier photodiode bonding contact resistance
1 重庆邮电大学 光纤通信技术重点实验室，重庆 400065
2 重庆平伟实业集团股份有限公司，重庆405200
对LED的导散热理论进行了研究，推导出了倒装焊LED芯片结温与封装材料热传导系数之间的关系。通过分析倒装焊LED的焊球材料、衬底粘结材料和芯片内部热沉材料对芯片结温的影响，表明衬底粘结材料对LED的结温影响最大，并且封装材料热传导系数的变化率与封装结构的传热厚度成反比，与传热面积成正比。该研究为倒装焊LED封装结构和材料的设计提供了理论支持。
封装材料 倒装焊 热阻 LED LED packaging materials flip-chip thermal resistance
1 天津工业大学信息与通信工程学院,天津 300160
2 中国科学院物理研究所,北京,100080
设计了适合于倒装的大功率GaN基LED芯片结构，在倒装基板硅片上制作了金凸点，采用热超声倒装焊接(FCB)技术将芯片倒装在基板上。测试结果表明获得的大面积金凸点连接的剪切力最高达53.93 g/bump，焊接后的GaN基绿光LED在350 mA工作电流下正向电压为3.0 V。将热超声倒装焊接技术用于制作大功率GaN基LED器件，能起到良好的机械互连和电气互连。
光电子学 大功率GaN基LED 热超声倒装焊 大面积金凸点 电镀
1 清华大学材料科学与工程系,北京,100084
2 华北光电研究所,北京,100015
制作了2种形式的铟凸点:即直接蒸发沉积的铟柱和将铟柱回流得到的铟球.同时对比了铟柱和铟球2种凸点的剪切强度,测试结果表明铟球剪切强度为5.6MPa,铟柱的剪切强度为1.9MPa,前者约为后者的2.9倍.对铟凸点微观结构的X光衍射分析发现:铟柱剪切强度低是织构弱化所致;铟球剪切强度高是由于回流破坏了铟柱的理想(101)丝织构模式,从而提高了铟球的剪切强度.
铟凸点 倒装焊 织构 剪切强度 In bump flip chip bonding texture shear strength
