SiP技术在宇航产品中的应用

简述MCM(多芯片模块)向SiP(封装内系统)发展的过程,依托系统集成技术和微电子封装技术,阐述MCM/SiP技术在宇航产品及武器装备计算机研制中的应用与发展,并分析了系统级封装涉及的关键技术及其应用情况。     

基于SiP技术的雷达信号处理微系统设计

系统级封装SiP(System in a Package)已成为后摩尔时代延续摩尔定律的主要技术路线,是未来电子装备小型化和多功能化的重要依托,在微纳电子设计和制造领域具有广阔的应用市场和发展前景。介绍了系统级封装技术的发展和应用情况,根据雷达信号处理系统芯片化、集成化、高能效、高可靠的发展需求,探讨了SiP技术在雷达信号处理系统中应用的可行性,提出了一种基于SiP技术的雷达信号处理微系统设计及实现,SiP产品比PCB板卡面积缩小60%以上。     

SiP陶瓷芯片水汽含量控制工艺方法研究

结合宇航级陶瓷封装芯片的特点和水汽控制要求,对SiP陶瓷封装工艺进行了研究,分析了陶瓷封装过程中产生水汽的各个因素,优化了封装生产工艺流程,增加了预烘转运过程下厂监制,保证了转运时间的工艺过程管控,通过试验验证了管控措施的有效性。     

抗辐照通用扩展SiP芯片设计

研究微小卫星综合电子系统的SiP技术实现方法。首先介绍微小卫星综合电子系统结构的组成和采用SiP技术的必要性，然后对综合电子系统进行功能模块划分，并对其通用扩展模块进行详细的SiP设计，包括抗辐照器件选型、原型验证、SiP原理图、基板管壳一体化设计、建模仿真、制造加工、实装测试验证等，通过SiP技术实现了一种星载综合电子系统中通用扩展SiP芯片产品，经过实际验证测试，在保证模块功能和性能的前提下，整体模块重量从230 g减轻到48 g，体积由180 mm?130 mm?17 mm减小到46 mm?46 mm?8 mm，很好地满足了星载功能模块小型化、轻量化设计需求。     

一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固设计与试验评估

总剂量效应是制约COTS器件空间应用的主要因素之一。为满足空间应用对电子系统高性能、小型化及抗辐射的需求,对一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固方案进行设计,采用模型分析与地面试验结合的方法对微系统的抗总剂量辐射能力进行评估。该评估方法将微系统作为设备与器件的一种结合体,先按照设备进行整体模型评估,后按照器件进行试验评估,提高了评估的效率,具有较强的工程实用价值。60Co γ射线辐照试验结果表明:加固后SiP微系统的抗总剂量能力不低于150 krad(Si),可以满足相关任务应用需要。该微系统的抗总剂量效应加固设计和总剂量效应评估方法可为相关微系统研制提供参考。     

火箭发动机涡轮泵集成设计系统

针对火箭高密度发射常态化现状,结合发动机设计自身特点,从提高效率、标准化和可靠性等出发,建立了发动机数字化集成设计系统。该系统通过对涡轮泵设计分析模型和应用进行封装,对设计方法、程序、参数及软件进行封装,实现了设计全流程数字化、模块化及流程化。通过详述涡轮泵设计流程的设计过程,实现了高集成化、模块化、多学科、高效及可靠的集成设计平台系统。     

基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

微电子封装技术及发展趋势综述

随着电子产品小型化、高集成度的发展趋势,电子产品的封装技术正逐步迈入微电子封装时代。本文对微电子封装的关键技术进行了介绍,介绍了芯片互连工艺、典型封装技术和MCM技术。同时,本文对微电子封装技术的发展趋势及应用前景进行了综述。     

封装热可靠性测试系统中的恒温控制器设计

论文设计了在半导体器件热封装可靠性测试系统中使用的恒温控制器,该控制器可以使半导体器件所处的环境温度维持在某一恒定范围,以保证可靠性测试中的恒定加速应力需求。文中对整个恒温控制器进行了介绍,同时详细阐述了测温模块与升温模块的电路设计,然后对控制器的运行情况进行测试,以验证其可行性。通过测试得出该恒温控制器具有良好的温度控制精度,可以满足半导体器件热封装可靠性测试系统的使用需求。     

高温压力传感器无引线封装研究

针对高温压力传感器有引线封装在恶劣环境下的弊端，本文对无引线封装进行研究。首先，对无引线封装结构进行设计，并明确了适用无引线封装的高温压力敏感芯片结构；其次，研究了耐高温低应力气密封装工艺、低应力黏片工艺、无引线电气互联工艺，并实现工艺兼容。最后，将该无引线封装结构应用于高温压力敏感芯片，评估无引线封装效果。经测试，无引线封装结构漏率为10E-8 Pa·L/s，工作温度达300 ℃。本文的研究将拓展高温压力传感器应用领域，提高传感器恶劣环境的适应性及可靠性。     

月球样品自动封装技术的可行性探讨

月球样品自动封装技术是在月表环境下,实现样品容器自动开合、密封、锁紧的技术。我国的探月工程三期和国外的月球取样任务具有明显的技术区别,所以月球样品的封装也必须符合自身的技术特点。文章通过借鉴国外成功经验和我国探月技术的特点,提出了一种月球样品封装技术方案,并对该封装技术方案的实现进行了分析,同时还考虑了月球环境因素的影响。     

一种新型深空探测样品封装技术

对样品进行真空封装是深空探测取样及返回任务中的一项核心技术,它能够成功维持样品成分原态。文章提出了一种能够符合我国深空探测任务的样品封装技术,其封装机构由复合式开合机构及火工锁紧机构组成,是一种极低漏率、高可靠的多层金属真空密封容器。通过对这种复合式开合机构和火工锁紧机构的特性方程的推导,对多层金属真空密封的材料匹配等机理的分析,确认这种新型的样品封装技术的原理是正确和可行的。最后对原理样机的性能进行了验证,结果表明:封装机构的体积小、功耗低、可靠性高,样机的密封性能良好,设计具有创新性及工程实用性。     

提高CQFP封装器件加工的工艺可靠性试验

CQFP 封装器件已经应用于航天电子产品,但出现了引脚脱焊和断裂等问题。针对此类问题,文章对 CQFP 封装器件焊接、敷形涂覆和粘固进行了工艺研究,并进行了热真空、热循环、振动等可靠性试验进行验证,确定试验中的工艺方法可行、可靠,可以用于航天器的电子产品。     

复杂结构阀门控温焊接

某型号循环补燃发动机是一种新研制的大型液体环保型火箭发动机,其活门结构复杂,弹性件、塑料件多,使用工况恶劣。为提高活门可靠性,设计上采用了焊接封装结构。为了保证活门性能,对活门溫度要求区进行温控焊接,设计制造一磁温控焊接系统。本文简要介绍了本系统组成,进行了焊接工艺试验,并取得了一定的效果。     

真空热试验测控仪器驱动器通用化设计

航天器真空热试验中温度的测量和外热流的模拟使用到多种不同型号的测控仪器, 这些仪器驱动方式也大不相同,这给测控系统应用软件的开发带来很多不便。文章基于VISA（虚拟仪器软件结构）标准针对目前使用的各种仪器编写了通用的驱动函数,并以动态链接库的形式进行封装,可以供调用进行二次开发,有利于仪器驱动配置过程的简化和测控软件的通用化设计。     

强化排热的空间热泵系统分析

针对航天器潜在的各种类型热泵系统进行定性分析研究。综合分析表明,Rankine热泵系统综合性能最佳,效率高(理论上仅次于Stirling热泵系统),传热系数大,比重量小,地面上有长期运行的经验,其缺点是含有运动部件;Stirling热泵理论热效率虽高,但其传热系数小,比重量大,运动部件多;喷射式热泵和吸附式热泵系统最显著的优点是无运动部件,可靠性高,易于集成封装,而且还可以回收利用高温废热,不消耗系统电能,缺点是性能系数低,比重量大,设备十分庞大;对于其他类型热泵系统,其问题更多。     

PPK/PCM多程序可编数据采集器

本文叙述一个甩EPROM控制的可编程序数据采集器。它有8种程序,按时间对整个测试过程进行分割,从而使采集器工作于一种或几种程序,以实观对不同区段的信号进行采集和加工。本设备适用于PPK和PCM两种体制。采用软硬件结合的办法,使封装数目减少。系统的总采样率、路采样率及路序的排列都是可以编程的。系统在结构上采用积木式和远置式相结合的办法,可以根据试验任务迅速组成各种规模的系统。因之这种设备具有突出的灵活性。     

可回收的数字存贮遥测仪在炮弹中的应用

当引信和导引系统变得越来越先进时,炮弹遥测的应用随之增加。在某些应用中,数据性质简单、体积受限,而且硬件回收成功率较高时,采用微功耗数字存贮器系统比普通的价格较高的射频系统更加理想。本文介绍数字存贮器遥测系统的能力和限制、设计依据以及外场和实验室试验的结果。还讨论某些极端环境和抗冲击的封装技术。     

低温环境光纤光栅反射光谱感应特性研究

为提升光纤光栅低温传感性能,对低温环境中光纤光栅反射光谱响应特性进行了研究。建立了低温模拟环境光纤光栅传感器反射光谱响应试验系统。分别对不同温度下自由状态有/无涂覆层、不同胶接状态的光纤光栅反射光谱低温响应特性进行了实验研究,分析了半波展宽、反射波峰幅值和偏移量等性能。结果表明:涂覆层与胶粘液属性均会不同程度影响光栅栅区受力的均匀性,造成波峰分裂或旁瓣等啁啾现象。基于光栅低温啁啾效应产生机理,研制了一种封装结构光纤光栅传感器,用聚合物对无涂覆层光纤光栅进行封装,基片为低热膨胀系数的合金材料,胶粘剂为高性能紫外胶。试验表明:该传感器有良好低温响应特性,反射光谱平滑,且基本无旁瓣。     

航空航天用CQFP封装复杂集成电路振动夹具优化设计

针对航空航天对复杂集成电路振动试验的严酷条件以及芯片封装的复杂特性,文章以某航空航天用CQFP228封装复杂集成电路振动夹具设计为实例,采用基于ANSYS Workbench软件的拓扑优化和多目标遗传算法（MOGA）对振动夹具进行结构设计优化,并对夹具结构进行扫频振动及随机振动响应仿真分析,最后通过试验证明了夹具设计的有效性及合理性,有效解决了集成电路夹具设计中容易出现的试验共振、动态响应差和夹具质量过大等问题。