LTCC三维微流道工艺研究

随着电子技术的发展，电路功率显著上升，散热成为电路设计的一个关键问题。用LTCC技术制作的三维（3D）微流道冷却器可以吸收芯片上的热量，通过液体循环将热量传给外界。本文重点研究了内嵌三维微流道LTCC多层基板成型中的关键工艺：热压、烧结。利用热压牺牲层技术防止微流道在热压过程中塌陷、变形，同时优化烧结曲线，避免多层基板开裂、分层。利用优化的热压、烧结工艺参数，可制备出完好的3D微流道LTCC多层基板，便于后续的散热试验以及优化改进设计。     

三维MCM-C／A组件技术研究

本文研究了采用LTCC多层布线与铝阳极氧化多层布线工艺相结合的方法制作出三维高密度MCM组件（3D—MCM—C／A）。阐述了3D—MCM—C／A组件的结构,研究分析了LTCC基板与铝阳极氧化工艺之间的兼容性问题。通过LTCC工艺和LTCC基板抛光清洗工艺的控制以及过渡Ta层的设计解决了两者之间的兼容问题;采用LTCC隔板的方式实现组件的垂直互连。在LTCC基板表面采用薄膜淀积的方法以及特殊的“双刻蚀法”制作焊接区,满足了表面器件及垂直互连的焊接,实现了四层2D—MCM—C／A垂直互连。。     

低温共烧陶瓷多层基板精细互连技术

微电子技术和封装工艺的发展使超大规模集成电路(VLSI)的密度越来越高,而高密度低温共烧陶瓷(LTCC)基板的制作依赖于基板内部导体的精细互连技术.为了满足LTCC多层基板高密度互连的工艺要求,必须使基板微通孔的直径及导线线宽缩小到100 μm以内.基于此,首先介绍了LTCC生瓷带层的微通孔形成与填充工艺,以及所形成的微通孔的特点;利用厚膜丝网印刷技术形成精细导线,分析了影响印刷质量的工艺参数;最后简要介绍了薄膜光刻等新技术.通过应用上述几种先进的精细互连工艺技术,极大地提高了LTCC多层基板的互连密度.     

微组装中的LTCC基板制造技术

微组装是指在高密度多层电路基板上,采用微焊接和封装工艺将构成电路的各种半导体集成电路芯片或微型器件组装起来,形成高密度、高可靠的立体结构.通过对微电子组装及LTCC基板制造技术国内外发展、应用概况介绍,分析了LTCC基板材料技术、低温共烧技术等关键技术的发展方向.     

一种LTCC基板上薄膜多层布线技术

LTCC基板上薄膜多层布线工艺是MCM—C／D多芯片组件的关键技术,它可以充分利用LTCC布线层数多、可实现无源元件埋置于基板内层、薄膜细线条精确等优点,从而使芯片等元器件能够在基板上更加有效地实现高密度的组装互连。本文介绍了在LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术,通过对导带形成技术、通孔柱形成技术和聚酰亚胺介质膜技术的研究,解决了在LTCC基板上薄膜多层布线的工艺难题。     

基于神经网络与NSGA-Ⅱ算法的LTCC基板成型工艺优化

低温共烧陶瓷(LTCC)基板制作工艺复杂,产品质量对工艺参数十分敏感,微小的成型缺陷就会影响其功能特性.文章将BP神经网络和多目标遗传算法——NSGA-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ)相结合用于LTCC基板在层压和烧结工艺过程中的工艺参数优化.根据LTCC基板成型过程中出现的微通道变形、互联金属柱错位、基板翘曲三种主要成型缺陷与相关工艺参数的正交仿真实验结果,对神经网络模型进行训练,建立了三种成型缺陷与工艺参数之间的神经网络预测模型.在此基础上,采用多目标遗传算法对三种成型缺陷相关工艺参数进行多目标优化求解,得到了较优的工艺参数组合,用于指导相关产品制作工艺设计.     

基于LTCC技术的加速度计制造方法

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流技术手段,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。介绍了LTCC差分电容式加速度计结构,敏感质量块和4根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下电容板之间通过印刷电极组成差分电容对。重点讨论了微机械式LTCC基加速度计的工艺制造方法及其面临的工艺问题,实现了多款内埋质量块结构的LTCC电容式加速度计制造。     

平面零收缩LTCC基板制作工艺研究

LTCC基板的共烧收缩均匀性受到材料和加工工艺的影响较大,使烧成基板的平面尺寸难以精确控制,成为LTCC基板实现高性能应用的一大障碍,需要重点突破。文章在简要介绍了常见平面零收缩LTCC基板制作工艺技术的基础上,通过精选LTCC生瓷带并设计10层和20层LTCC互连实验基板,提出评价指标,根据自有条件开展了自约束烧结平面零收缩LTCC基板的制作工艺研究,重点突破了层压与共烧工艺,将LTCC基板平面尺寸的烧结收缩率不均匀度由通常的士0．3％-±0．4％减小到小于士0．04％,可以较好地满足高密度高频MCM研制的需要。     

LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术

LTCC基板上薄膜多层布线工艺是MCM-C/D多芯片组件的关键技术。它可以充分利用LTCC布线层数多、可实现无源元件埋置于基板内层、薄膜细线条等优点,从而使芯片等元器件能够在基板上更加有效地实现高密度的组装互连。文章介绍了LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术,通过对导带形成技术、通孔柱形成技术和聚酰亚胺介质膜技术的研究,解决了在LTCC基板上薄膜多层布线中介质膜"龟裂",通孔接触电阻大、断路,对导带的保护以及电镀前的基片处理等工艺难题。     

一种高密度系统封装的设计与制作

介绍了硅基内埋置有源芯片多层布线工艺、低温共烧陶瓷(LTCC)基板工艺、芯片叠层装配等高密度系统级封装技术,重点介绍了系统级封装技术的总体结构设计、主要工艺流程、三维层叠互连的关键工艺技术,以及系统测试和检测评价等技术.     

丙烯酸酯干膜光刻胶曝光特性及其应用

对一种新型的丙烯酸酯干膜光刻胶(DFP)的曝光及显影特性进行了研究,采用该干胶制作出微沟道结构,进行微流道实验研究。在4英寸(1英寸=2.54cm)硅片上实现了厚度为50μm的干胶完好贴敷,从而解决了干胶在硅衬底上的贴敷问题。利用改变曝光时间设定曝光剂量梯度的方法,研究了干胶的曝光特性。采用不同质量分数的显影液,研究干胶的显影特性,获得了优化的结果。采用干胶系统进行了微流体沟道制作,得到了侧壁陡直的微沟道结构。实验发现,65mJ/cm2及以上的曝光剂量可使厚度为50μm的干膜光刻胶充分曝光并获得形貌效果良好的微结构,质量分数为5%的显影液具有最快的显影速度。     

LTCC互连基板金属化孔工艺研究

LTCC基板互连金属化孔工艺技术是低温共烧陶瓷工艺过程中的关键技术,它直接影响陶瓷基板的成品率和可靠性。文章从影响互连金属化孔的因素出发,介绍了金属化通孔填充工艺及控制技术、金属化通孔材料热应力的影响、金属化通孔材料收缩率的控制等三方面技术,并给出了如下的解决方案。采用合适的通孔填充工艺技术和工艺参数;合理设计控制通孔浆料的收缩率和热膨胀系数,使通孔填充浆料与生瓷带的收缩尽量一致,以便降低材料的热应力;金属化通孔烧结收缩率的控制可以通过导体层的厚度、烧结曲线与基板烧结收缩率的关系、叠片热压的温度和压力等方面来实现。     

一种高集成LTCC射频前端电路

设计并制作了一种基于LTCC技术的系统级封装多通道射频前端电路。讨论了优化系统结构设计和LTCC材料选择,采用小信号S参数和谐波平衡法进行系统原理仿真设计,用三维电磁场法进行多层LTCC基板微波电路仿真分析。依托先进的LTCC制造工艺技术,该射频前端电路高密度集成了MMIC和CMOS芯片、贴片元件、多种形式的嵌入式滤波器以及控制线、微带线、带状线等元件,实现了微波信号放大、下变频和控制,具有体积小、重量轻、低噪声、低功耗、多通道的特点。该电路性能优良,增益62dB,噪声系数2.8dB,输入驻波比小于1.8,与采用混合集成电路技术的同类产品相比体积大幅度减小。     

低温共烧陶瓷基板制备技术研究进展

对LTCC (低温共烧陶瓷 )技术的特点及应用作了评述。对目前已研究和使用过的低介电常数和低烧结温度基板材料及综合性能 ,流延浆料有机添加剂进行了对比分析。描述了流延工艺过程和烧结过程。由于对基板材料选择的任意性 ,现有流变学模型的局限性 ,以及低温液相烧结动力学过程机理尚不清晰 ,因此完整清晰地揭示LTCC工艺的物理化学过程仍需作很多工作。     

粒度对CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC材料性能的影响

用行星球磨机把相同原料球磨不同时间后,制得了不同粒度的CaO-B2O3-SiO2系用于制造LTCC的粉体材料;采用统一的固相烧结陶瓷工艺过程把LTCC粉体材料制备成陶瓷;研究了粉体粒度对瓷体晶相组成、微观形貌及析晶温度等物理性能的影响。结果表明,粉体粒度减小有助于烧结,但粒度过小会使液相在烧结过程中过早出现并包裹住未及排出的气体,从而导致瓷体结构不致密。最终确定球磨时间为7h,中位径为1.29μm,比表面积为7.344m2/g的粉体有较好的综合性能,用其制得的LTCC εr为6.053,tanδ为2.33。     

60-GHz Patch Antennas and Arrays on LTCC With Embedded-Cavity Substrates

The design is presented of aperture-coupled microstrip line-fed patch antennas (ACMPAs) and 4$,times,$ 4 planar arrays on Ferro A6-S low-temperature cofired ceramic (LTCC) substrate operating in the 60-GHz frequency band. In addition to the traditional ACMPA design, air cavities processed inside the LTCC substrate are used to improve the bandwidth and gain of the antennas. The arrays are excited through the microstrip-line feed networks using quarter-wave matched T-junctions and using Wilkinson power dividers. The results show that ACMPAs and arrays can be fabricated with a standard LTCC process even for the millimeter-wave region. Good agreement is achieved between simulations and measurements. The measured S-parameters indicate impedance bandwidths of 9.5% and 5.8% for the array elements with and without an embedded cavity. The measured maximum gains for the 16-element patch arrays (with and without cavity) are 18.2 and 15.7 dBi, respectively.      

挠性光电印制电路板工艺光纤特性仿真与测试

挠性光电印制电路板(Flexible Electro-Optical Printed Circuit Board, FEOPCB)在高温层压制作过程中,埋入光纤会产生热应力,造成光纤损坏等缺陷,影响其可靠性和高速信号传输性能。为了降低FEOPCB弯曲半径并提升其可靠性,将在双面覆铜聚酰亚胺(PI)基板上设计制作高精度矩形光纤定位槽。首先建立有/无涂覆层光纤埋入挠性基板有限元仿真模型,对FEOPCB制造工艺进行模拟仿真,并对埋入光纤应力及影响因素进行分析。结果表明,有涂覆层光纤所受应力远小于无涂覆层光纤。针对有涂覆层光纤,采用激光刻蚀技术在双面覆铜PI基板上制作了高精度矩形定位槽,通过高温层压工艺完成了FEOPCB制作。FEOPCB完成了温度冲击、低温、高温、湿热和10万次弯曲疲劳可靠性试验,利用光学显微镜观察分析,埋入光纤无高温降解和破裂等缺陷。FEOPCB最小弯曲半径小至2 mm,弯曲损耗分别为0.57 dB (90°)和1.12 dB (180°),且相邻光纤之间无串扰,在850 nm波长条件下通信速率可达10 Gbps,误码率小于10^-16。     

微波组件用带腔体LTCC基板制造技术

机载、星载、舰载相控阵雷达由于其特定的使用环境，需要体积小、重量轻、高性能、高可靠、低成本的微波组件，带腔体LTCC基板具有高密度布线、电阻、电容、电感的内埋以及芯片的埋置等特性，是制作机载、星载、舰载相控阵雷警警波组件的理想的高密度基板。该文介绍了带腔体LTCC集成基板的制造技术，并对微带线、带状线、内埋电阻、腔体等关键技术进行了分析，提出了相应的解决方法。     

LTCC专用烧结炉的应用及发展趋势

综述了LTCC烧结的原理、特点与技术要求。举例阐述了两种LTCC专用烧结炉在行业中的应用状况,指出了LTCC专用烧结设备在当前应用中存在的问题,并展望了发展趋势。