中国电子科技集团公司第四十三研究所微系统安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230088
半导体单光子雪崩二极管可实现微弱信号的探测, 在量子通讯、激光雷达和大气探测等领域具有重要应用。虽然半导体单光子雪崩二极管的性能主要取决于探测芯片设计、流片工艺和外围匹配电路的设计, 但后续的封装技术对其探测性能也有重要的影响。聚焦多年来半导体单光子雪崩二极管的封装发展, 简要介绍了相应封装形式和技术, 以及封装对于雪崩二极管性能的影响, 最后对半导体单光子雪崩二极管的封装发展前景做出了展望。
半导体单光子雪崩光电二极管 封装技术 暗计数 探测效率 热管理技术 光路耦合技术 semiconductor single-photon avalanche photodiodes packaging technology dark countings detection efficiency thermal management technology optical coupling technology
1 1, 清华大学 材料学院, 北京 100084
2 2, 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司, 江苏 无锡 214142
3 2,3华进半导体封装先导技术研发中心有限公司, 江苏 无锡 214142
4 复旦大学 微电子学院, 上海 200433
Cu/SiO2混合键合技术被认为是实现芯片三维集成和高密度电学互连的理想方案,但由于其需兼顾介质和金属两种材料的键合,目前鲜有自主开发且工艺简单、成本低廉的混合键合方案的报道。文章归纳了现有的晶圆级键合技术,包括直接键合、活化键合以及金属固液互扩散键合,分析了其应用于混合键合技术的可能性。进一步总结了近年来部分Cu/SiO2混合键合技术的研究进展,从原理上剖析该工艺得以实现的关键,为国内半导体行业占领此高端领域提供一定的参考。
先进封装技术 三维集成 晶圆级工艺 混合键合 advanced packaging technology three-dimensional integration wafer-level process hybrid bonding
1 苏州大学 机电工程学院，江苏苏州25000
2 中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所，四川绵阳61000
MEMS摩阻传感器是一种专门为测量高超音速飞行器模型表面摩擦阻力设计的立体式MEMS传感器，为了实现其可靠组装，设计了MEMS摩阻传感器微组装系统，对包括双显微视觉系统、高精度治具设计、精密操作工具、精密定位平台、高精度视觉识别算法以及点胶工艺等进行了研究。首先，分析确定了传感器性能与传感器浮动杆与芯片组装的形位公差、总成后的浮动杆上端圆面与传感器管壳上组件圆孔的同心度以及端面平齐度与高度差相关。然后，针对影响因素设计了高精度治具保证组装前传感器各个部件的形位公差在理论范围内，设计了精密操作工具确保精确吸取部件并在组装过程中稳定搬运部件，利用双显微视觉精确识别装配的轴孔位置，驱动精密定位平台将各部件搬运到对应装配位置。最后，研究点胶工艺对于传感器装配性能的影响。实验结果表明：传感器微组装完成后，其浮动头与管壳上组件圆孔同心度偏差平均值约4.90 μm；浮动头与上端盖端面高度差跳动值为1 μm。MEMS摩阻传感器微组装系统完全满足传感器装配要求。
MEMS封装技术 微操作 显微视觉 精密定位 MEMS packaging technology micromanipulation micro vision precision positioning 光学 精密工程
2022, 30(16): 1943
1 长春理工大学, 高功率半导体激光国家重点实验室, 物理学院, 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 苏州 215123
3 江西省纳米技术研究院, 纳米器件与工艺研究部暨南昌市先进封测重点实验室, 南昌 330200
氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)以其击穿场强高、导通电阻低、转换效率高等特点引起科研人员的广泛关注并有望应用于电力电子系统中, 但其高功率密度和高频特性给封装技术带来极大挑战。传统硅基电力电子器件封装中寄生电感参数较大, 会引起开关振荡等问题, 使GaN的优良性能难以充分发挥; 另外, 封装的热管理能力决定了功率器件的可靠性, 若不能很好地解决器件的自热效应, 会导致其性能降低, 甚至芯片烧毁。本文在阐释传统封装技术应用于氮化镓功率电子器件时产生的开关震荡和热管理问题基础上, 详细综述了针对以上问题进行的GaN封装技术研究进展, 包括通过优化控制电路、减小电感Lg、提高电阻Rg抑制dv/dt、在栅电极上加入铁氧体磁环、优化PCB布局、提高磁通抵消量等方法解决寄生电感导致的开关振荡、高导热材料金刚石在器件热管理中的应用、器件封装结构改进, 以及其他散热技术等。
氮化镓 功率电子器件 封装技术 高电子迁移率晶体管 开关振荡 散热 金刚石 gallium nitride power electronic device packaging technology high electron mobility transistor switch oscillation heat dissipation diamond
100G SR4光模块具有传输速率高、技术成熟和成本低等优势, 已广泛应用于数据中心和数据通信接入网等领域。文中采用板上芯片封装(chip on board, COB)封装技术对100G SR4光模块电路、光路部分进行了开发设计, 并采用自制测试系统对模块的发射接收性能进行了测试。测试结果表明, 该模块完全符合协议的各项指标, 可满足100 m短距离高速数据通信系统的要求。
COB封装技术 光弯折 有源耦合 100 G SR4 100G SR4 chip on board(COB)packaging technology bending of light active coupling
基于红外探测系统对小体积制冷型红外探测器的应用需求，提出了一种新型非真空制冷型红外探测器小型化封装技术。阐述了其结构和工艺设计要点，实现了组件封装并通过耦合J--T制冷器进行了相关性能测试。结果表明，本文所述的设计方案可实现128×128元(15 μm) InSb芯片封装，组件尺寸小于等于Φ20 mm×15 mm，重量约为5 g，性能比现有产品显著提升，探测成像性能可以满足使用要求。该组件的启动时间可达到4 s以内，蓄冷时间目前为6 s，制冷性能在后续研究中联合制冷器设计可以得到进一步优化。
非真空 红外探测器 小型化 封装技术 non-vacuum infrared detector miniaturization packaging technology
1 华中科技大学 航空航天学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学 能源与动力工程学院, 湖北 武汉 430074
深紫外发光二极管（Deep-ultraviolet light-emitting diode,DUV-LED）具有环保无汞、寿命长、功耗低、响应快、结构轻巧等诸多优势, 在杀菌消毒、生化检测、医疗健康、隐秘通讯等领域具有重要应用价值。近年来, 深紫外LED技术取得了快速发展, 主要体现在光效和可靠性的不断提高, 这一方面得益于芯片制造过程中氮化物材料外延和掺杂技术的进步, 另一方面归功于深紫外LED封装技术的发展。但是, 与波长较长的近紫外和蓝光LED相比, 深紫外LED的光效和可靠性仍有很大提升空间。本综述重点对深紫外LED封装关键技术进行了系统分析, 包括封装材料选择、封装结构设计、封装工艺优化、反射光损耗机制以及结温和热管理等, 同时从提高光效与器件可靠性角度阐述了深紫外LED封装的最新研究进展, 并对后续技术发展进行了展望。
深紫外LED 封装技术 光效 可靠性 DUV-LED packaging technology light efficiency reliability
陕西科技大学 电气与信息工程学院，陕西 西安710021
以自主研发的一体化封装LED为模型，使用光学模拟软件TracePro对该模型的配光进行仿真。为了优化该模型的光强分布及出光率，对比分析了不同反光杯张角及透镜形状对LED配光性能的影响。仿真结果表明：反光杯张角及透镜形状对LED的光强分布及出光率均有较强影响。45°反光杯张角有着较好的光强分布。添加透镜可以提高出光率，扁平透镜可以达到较高的出光率。45°反光杯张角加半球形透镜在光强分布与出光率上取得均衡。
封装技术 LED LED TracePro TracePro packaging technology
深圳市雷曼光电科技有限公司封装工程部， 广东 深圳 518075
通过大量试验，探索了荧光粉分层封装和荧光粉混合封装的不同荧光胶封装工艺对大功率白光LED显色性能的影响。通过甄选荧光粉、硅胶以及配比，制备出显色指数（CRI）为95的高亮度、低衰减的大功率白光LED。
大功率白光LED 荧光胶封装工艺 显色指数 high power white LED fluorescent glue packaging technology color rendering index
