微波电路微组装技术

殷晓星东南大学毫米波国家重点实验室2014年5月23日宣布，微波电路微波组装技术，主要内容有：一、微波微波组装技术的发展二、微波组装技术三、微波组装技术与微波性能四、常用微波元件微波组装技术五、微波组装的有害微波现象与技术、 微波微组装技术的发展之一，微波电路系统微组装关于1微组装技术(microcicuitpackagingtechnology : mpt )是特殊微波互连基板技术、多芯片组装技术、系统/子系统组装技术， 是综合运用三维立体组装技术，高密度安装MMIC/ASIC等集成电路裸芯片、薄/厚膜混合电路、微小型表面安装部件等相互连接，构成高密度、高速/高频、高可靠性、小型、多功能模块电子产品的先进电子组装技术。 微波微组装技术的发展1、微波电路系统的微组装关于2、微组装技术主要包括芯片和以上组装布线技术(不包括芯片制造)、微组装技术、芯片间布线、板级电路布线、子系统/系统级布线、单元/系统级布线、 微波微组装技术的发展1、微波电路系统的微组装关于3、内线/子系统级互连、单元/系统级互连、微波微组装技术的发展1、微波电路系统的微组装关于4、与芯片工艺比较水平不同：芯片的低层微前者在后者的基础关注点上有所不同：微组装互连(无源)、芯片功能多(有源)共性：1)都有互连、阻抗匹配、避免干扰、抑制散热等功能要求2 )分析建模方法的软件工具相似， 均基于电磁波和微波理论的功能极限：模糊、上升发展(芯片攻击、SOC，但是对复杂多功能系统、微组件和功能的需求也向更复杂的综合方向发展以来，随着信息技术的快速发展，电子设备的应用频率越来越高， 微电子技术的发展一直遵循摩尔定律和比例缩小的原理，即每三年芯片集成度加倍(加倍)，特征尺寸缩小三分之一。 推动微组件技术的快速发展。 微波微组装技术的发展1、微波电路系统的微组装关于5、微波微组装技术的发展2、微组装技术构成-1、微组装、前道、后道、基板制造、材料制造、芯片安装布线：粘接片、引线接合、倒装芯片、清洗等，厚膜基板、薄膜基板， 低温共烧陶瓷基板(LTCC )、混合基板、封装：气密密封、柔性基板微波微波组装技术的发展2、微波组装技术构成-2、微波组装技术、特殊互连基板技术、多芯片组装技术、系统/子系统级微波组装技术、 微型组件测试技术、微型组件设计技术、薄膜基板制造技术、厚膜基板制造技术、LTCC基板制造技术、气密焊接技术、高精度芯片安装技术、高精度金线焊接技术、倒装芯片焊接技术、三维立体组装技术、基板集成微波功能电路技术、 数模混合集成制造技术、焊接技术、平行缝焊技术、激光焊接技术、KGD芯片测试技术、微组件自动测试技术、电磁兼容设计技术、热设计技术、布局布线设计技术、组件整体立体组装设计技术、微波微组装技术的发展2、 微组装技术构成-3、微波微组装技术的发展- 2、微组装技术的构成-4、微波微组装技术的发展- 2、微组装技术的构成-5、微波电路系统的微组装技术的构成主要是a )芯片、芯片部件、SMD的安装技术； b )金丝球的引线键合技术c)IC裸芯片的金球凸点制作技术d)IC芯片的倒装芯片/粘接技术e )倒装芯片的底部填充技术f)LTCC基板与外壳的空腔壁、PGA引线的一体化封装技术g ) MCM-C气密性金属封装技术h)MCM-C的组装封装基本工艺流程i)MCM-C组装封装工艺的品质检查和可靠性试验方法。微波微组装技术的发展3，微波组装的技术作用和典型产品-1，微波微组装技术的发展3，微波组装的技术作用和典型产品-2，微波微组装技术的发展3，微波组装的技术作用和典型产品-3，典型的MCM，微波微组装技术的发展3， 微组装技术作用与典型产品-4，立体组装实例微波微组装技术的发展3，微组装技术作用与典型产品-5，典型微组装产品，x波段收发(T/R )组件，微波微组装技术的发展3，微组装技术作用与典型产品-6，武器装备多功能、 高性能、高可靠性、高移动性的要求、电子装备小型化、轻量化、多功能、高可靠性的要求、对微波组装技术的需求切实的微波微波组装技术的发展3、微波组装技术作用和典型的产品-7、美国的“道路铺装指甲”战略目标测量和跟踪相控阵雷达是数万套l波段T/R组件吗微波微组装技术的发展3、微组装的技术作用和典型的产品-8、星载合成孔径雷达(SAR )由数百组l波段T/R组件构成的相控阵天线实现了地面目标图像。 微波微组件技术的发展3，微组件的技术作用和典型产品-9，美国导弹驱逐舰是“宙斯盾构”系统的AN/SPY-1多功能相控阵雷达是由数千套s波段T/R组件构成的四面相控阵微波微组装技术的发展3，微组装的技术作用和典型产品-10，美国第四代战斗机火控阵列雷达由数千套x波段T/R组件构成的相控阵列天线实现了多批目标的远程跟踪。 微波微组装技术的发展3、微组装的技术作用和典型产品-11、美国导弹防御系统的大型目标探测和跟踪相控阵雷达由数万套x波段T/R组件构成的球相控阵天线实现数千公里外的多批目标探测和跟踪微波微组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-1、美国Raytheon公司机载有源相控阵天线近15年来采用微波组装技术实现小型化发展的历史、微波微组装技术的发展4、 微组装技术的未来发展方向-2基板发展为具有完整微波电路功能的集成布线基板的特征：高密度三维结构的工作频率为微波/毫米波具有完整电路功能(SIW )，具有功能器网络的新型高密度布线基板，具有波导回路的新型高密度布线基板， 微波微波组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-3从单一功能组装向系统级组装(SIP )的发展特点：完整的系统/子系统功能小型化、高密度工作频带宽度、高速外部互连少、 美国Raytheon全球观测和通信的SIP组件、微波微组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-4从二维平面组装向三维立体组装的发展特点：三维高密度互联结构的宽带、多用途具有完整的系统/子系统功能， 相同功能的二维和三维微波模块的比较图，s波段三维T/R模块，微波微组装技术的发展4，微组装技术的未来发展方向-5，从二维平面组装向三维立体组装的发展，现在， 雷达主动式电扫描阵列面下一代先进的主动式电扫描阵列面微波微波组装技术的发展4，微波组装技术的未来发展方向-6，从单通道组装向多通道组装的发展，ActivePanelArray(2010 )，128ElementTileSubarray 微波微波组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-7、 从微波组装(IMA )向晶片级组装(WLP )的发展微波组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-8、基于多片MMIC晶片键合技术的WLP技术、微波微波组装技术的发展4、微波组装技术的未来发展方向-9、 微组装技术的绿色制造，组装和封装技术的融合，组装和基板技术的融合，从二维组装向三维立体组装的演进和飞跃，具体表现，从21世纪微组装技术的发展来看微波微组装技术的发展4，微组装技术的未来发展方向-10，绿色清洗，绿色封装、 涉及无铅组装等绿色制造技术的应用范围广泛，电子电路组装、封装和具有电子部件加工的单位都需要该技术的有效支持，从雷达、导弹、卫星到数字化单兵装备等信息化装备大，其应用的部件和电子电路的制造都需要采用绿色制造技术电子绿色清洗技术在保证电子元件、电子电路模块的功能、质量、性能、特别是可靠性的基础上，采用无污染技术完成产品对清洗技术的要求。 绿色封装技术在保证军用大规模集成电路、微波大功率器件、红外焦平面和多芯片部件等军用核心部件的性能和可靠性的基础上，实现了剧毒流延技术的无害化，减少了对人员和环境的危害。 在绿色清洗、绿色封装、无铅组装、电子设备生产过程中，大量采用了以Sn/Pb和Sn/Pb合金为基础的焊锡。 铅及其化合物是有毒物质，从环境保护的责任和市场竞争的需要出发，电子电路组装中的无铅化是未来发展的必然趋势。绿色制造是制造技术发展的一大趋势。 微组装绿色制造目前优先发展，微波微组装技术发展4、微组装技术未来发展方向-11、微组装技术、系统包装技术SystemonapackageSOP、晶片级封装技术WaferLevelPackagingWLP、 组装与芯片封装技术融合趋势较大的微波微组装技术的发展4，微波组装技术的未来发展方向12，微波微组装技术的发展4，微波组装技术的未来发展方向13，立体组装技术从三维芯片直接在硅晶片上制作多层结构，扩展了芯片的功能，现在的半导体技术立体装配技术是提高装配密度的最佳方法，装配密度达到二维装配的200%-300%。 从组装角度来看，系统(功能模块)之间最直接、最方便的立体组装技术是垂直布线技术，垂直布线方式较多，主要有底面垂直布线和周边垂直布线两种，布线方式有凸点(球)、微引线、填孔法和毛扣(FuzzButton )等微波微组装技术的发展4，微组装技术的未来发展方向-14，随着武器平台的扩大、星载、机载和弹载等军用电子设备的发展，薄膜天线、共形天线、封装天线和结构功能部件等新概念和新结构相继出现，微组装技术新颖美国开发的天基报警固态主动相控雷达具有高水平、作用距离远、监测范围广等优点，需要实现大阵面数千公里的作用距离。 例如洛克希德马丁公司开发的新型大型星载天线技术(ISAT )，以100300米口径的星载电子扫描天线的演示和制造为目标。 天基报警雷达所需的能量仅来源于太阳能，所以阵面必须轻、薄、可折叠。 因此，需要开发出采用下一代电互连技术可多功能集成天线振子和供电网络等的可折叠薄膜天线和采用三维立体组装技术的芯片T/R模块，满足天基报警雷达的开发要求。 微波微组装技术的发展4，微组装技术的未来发展方向-15，将利用光信号传输具有的高速低损耗和无感应等特点进行电路组装，即以具有比铜线缆数万倍的信息传输容量的光纤为中心的光电子技术应用于电子电路组装技术，即光电路组装技术。 传输电信号的铜导体和传输光信号的光路形成在同一基板上的电路板被称为光电OE (光电二极管)印刷电路板。 在这种基板上进行的电子装置和光电子表面安装装置(OE-SMD )的混合安装被称为光表面安装技术，简称为光SMT。 (目前，微波或毫米波可以直接调制光)、微波微组件技术的发展4、微组件技术的未来发展方向-16、微组件技术1、MCM的定义、微组件常称为多芯片模块(MCM ) MCM是1980年代在美国发展的高密度微组件技术，是高级HIC (混合集成电路)的典型产品，它高密度地安装多个LSI/VLSI裸芯片，与多层布线PCB、厚膜多层陶瓷基板或薄膜多层(硅、陶瓷或金属基板)基板相互连接，最后不同角度对MCM技术的本质和内涵有不同的理解：从HIC的角度来看，从MCM被认为是高级HIC的封装角度来看，从MCM被认为是先进封装形式的微电子组件角度来看，MCM可以被认为是高密度的电路集成模块概念上MCM和传统HIC的主要区别在于MCM采用“多个裸芯片”和“多层布线板”，实现了“高密度互连”。 基于对MCM的共识，MCM可以定义为未封装或露出的芯片和其他微装置组装到相同的高密度多层布线电路板中、并且封装在同一壳体内形成的具有恒定组件或系统功能的高密度微电子部件。 微组装工艺2、MCM分类-1、美IPC (电子电路互连和封装协会)根据基板类型和基板制作工艺将MCM分为以下3种： a)MCM-L(MCM-Laminate，层叠型多芯片模块):用高密度多层PCB制作的MCM，成本高工艺成熟，性价比高，但接线密度不高，封装效率低，主要应用于消费类电子产品、电脑等民间产品领域。b)MCM-C(MCM-Ceramic，陶瓷型多芯片模块或陶瓷厚膜型多芯片模块):使用高密度多层布线陶瓷基板制作的MCM，成本适中，布线层数多，具有高布线密度、封装效率、电性能和良好的可靠性和热性能MCM-C分为高密度多层配线厚膜HIC、LTCC (lowtemperatureco-fired ceramic，低温共烧陶瓷)型MCM-C和htcc (hightemperatureco-fired ceramic，高温共烧陶瓷)型MCM-C。 c)MCM-D(MCM-DepositedThinFilm，沉积薄膜型多芯片模块):采用高密度薄膜多层布线板，具有高布线密度、安装效率和优良的电气性能，但成本较高，特别要求高密度、小型的高速信号传输和数据处理系统。 MCM-D根据所使用基材的不同，有MCM-D/C或MCM-C/D (陶瓷基材膜多层布线基板的MCM，即陶瓷/膜混合MCM )、MCM-M (金属基材膜多层布线基板的MCM )、MCM-D/Si (硅基材膜多层布线基板的MCM )这3种微组件工艺2，MCM分类-2，MCM板的典型结构，微组件工艺3，MCM-C多层板技术-1，板是MCM-C的基础和重要支撑，为裸芯片和外部部件提供了安装平台，实现