惯性微系统封装集成技术研究进展

随着微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)的器件圆片级封装技术、垂直互连转接板技术、新键合工艺技术等技术研究的出现,惯性微系统正在朝着三维封装集成架构发展,以满足微电子技术更高集成度、更小体积、更低功耗、更低成本的发展需求。介绍了MEMS惯性器件和MEMS惯性微系统三维集成技术,硅通孔(Through Silicon Via,TSV)三维互连技术和倒装芯片技术为惯性MEMS微系统三维集成一体化提供了设计空间,有效地降低了惯性MEMS三维集成模块的体积、质量,提高了集成度,符合未来惯性MEMS三维集成多功能融合趋势的需求。     

多层基板中的多层陶瓷共烧技术

多层陶瓷共烧基板是一种成本低、性能可靠、布线层数多的基板制作技术，多层基板是实现高密度封装的关键技术之一。本文介绍了多层陶瓷共烧基板的制作技术、材料选择、应用和发展趋势，着重介绍了ＡＩＮ多层基板的烧结和金属化。     

静电封装技术在硅真空膜盒上的应用

静电封装是继玻璃烧结等新工艺后又一种能实现硅敏感膜片刚性联结的理想工艺方法,并日益在制造硅压阻式各型传感器的硅膜盒组件上显示出其优越性。本文着重介绍静电封装技术在硅真空膜盒上的应用,我们建立了一个小于5×10~(-5)毫米汞柱绝对压力的基准压力参考值。这使研制的压阻式绝对压力传感器具有精度高、稳定性好的突出性能。1.静电封装的提出利用单晶硅材料的压阻效应,用半导体平面制造工艺做一个敏感元件-硅膜片。把硅膜片加工成诸如硅杯形一体化整体结构,使其成为周边固定的薄板膜片,有选择地采用胶粘、     

微系统集成用倒装芯片工艺技术的发展及趋势

倒装芯片(Flip Chip，FC）技术是一种应用广泛的集成电路电子封装技术。随着电子产品不断向小型化和多功能化方向升级，尤其是在微系统集成领域飞速发展的驱动下，FC技术也在不断发展以满足细节距和极细节距芯片的封装要求。同时，FC技术也在工业化的过程中追求着性能、成本和封装效率的平衡。将FC封装体分为芯片凸点、基板以及底填充材料三个主要部分，深入讨论了FC封装的主流工艺和新兴工艺，介绍了各个工艺的流程及优缺点。此外，还分析了FC封装体在热、力以及电载荷作用下的可靠性问题。     

MEMS加速度计的封装建模与粘胶优化

随着MEMS加速度计应用领域的逐渐扩大，其工作环境的温度区间跨度也在不断增大，如何降低由封装过程引入的温度漂移量是MEMS加速度计设计的关键。对一种玻璃-硅-玻璃梳齿加速度计的完整封装结构进行了建模，并且对5种粘胶方式进行了热应力形变仿真，对仿真中温度性能最好的远三点粘胶和最差的全面粘胶这两种方式进行了装表与温度系数测试。实测结果表明，远三点粘胶的加速度计温度性能相比全面粘胶提升了2.5倍，与仿真结果相符。     

晶片级BiCMOS接口电路微型加速度计

本文提出了一种具有微机电传感全微分的晶片级微型加速度传感器，并具有连续时间的BiCMOS接口电路。通过使用微加工技术的过程来完成敏感元件的导向使用。为了保护敏感元件硅结构，提高其可靠性，可通过晶片级密封包装的过程实现，并结合使用硅玻璃。虚构的传感元件可以改善噪声性能的固有高宽比，以及校本管理过程中的不稳定性。     

硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势

硅微谐振加速度计具有体积小、 功耗低、 准数字量输出和精度提升大的优点,是一种具有良好应用前景的高精度MEMS惯性仪表.总结分析了近些年国内外在硅微谐振加速度计方面的研究现状,主要在结构设计及工艺、 测控电路设计等方面阐述了各自特点.最后,结合近些年MEMS惯性仪表的发展趋势,对硅微谐振加速度计晶圆级真空封装、 测控电路数字化、仪表补偿智能化3个发展方向进行了展望.     

基于LCP基板的射频子阵共形一体化制造技术

为解决共形相控阵雷达中组件与共形天线平台不匹配以及线缆插拔带来的系统不稳定等问题，对基于LCP基板的柔性T/R组件封装技术开展研究。分析了基板层压质量控制及有源芯片埋置方法，通过ANSYS软件仿真了基板不同弯曲角度下的应力分布。结果显示叠加层压辅材后的优化层压过程可以有效去除层间气泡，MMIC埋置的气密性可达7.4×10^-7 Pa·m³/s。仿真结果表明在-55~80 ℃的温度循环下，当基板弯曲角度大于10°时，弯曲应力随着弯曲角度的增加迅速增长。当基板弯曲角度小于10°时，T/R共形组件保持优良性能。     

导航控制系统用硅传感器的开发

当前，硅微机械器件引起导航与控制系统传感器开发者们越来越密切的关注，微硅加速度计和角速率传感器最根本的优势在于其体积小，功耗低，相对成本较低，而且与微电睡的组合成本低，可实现。本文介绍了ＲＤＣ在微硅加速度计和多用传感器研制方面的成果，介绍了硅平衡式加速度计和频率输出型开环加速度计的基本特性，同时，探讨了今后导航和控制系统中硅微机械应用的技术路线。     

一种新型的低噪声硅微机械陀螺电容读出电路

陀螺系统的微机械敏感结构部分的性能提升受到成本、工艺的限制，有较高难度，故提升接口电路的各项性能成为提升整个系统性能的关键。因此，电容读出电路作为微机械陀螺系统中非常重要的组成部分，该电路性能的优劣直接决定着陀螺的测量精度。为实现硅微陀螺高精度检测，设计了一款低噪声的电容读出电路。在陀螺与读出电路之间设计斩波开关，基于斩波技术进行低噪声设计，采用相关双采样技术用来降低关键的第一级放大电路的低频闪烁噪声和开关噪声。采用了一种简化的陀螺测试模型，用于读出电路的独立测试。读出电路在0.18μm CMOS工艺下设计流片，测试结果表明，该电容读出电路输出噪声为-122.8dBV/Hz1/2，可实现0.06aF/Hz1/2的电容分辨率。     

Integrated microsystem for 3D magnetic field measurements

In this paper we present a portable battery-operated 3D magnetic microsystem (magnetodosimeter), intended for monitoring worker exposure to magnetic fields, in particular, working environments such as hospitals or physics laboratories. The proposed microsystem is based on a multichip module containing three equal channels for the three components of the magnetic field measurement, a microprocessor and a memory. Each single-chip channel detects the magnetic field, converts it into the digital domain and delivers the result to the microprocessor by means of an on-chip serial interface. The single-chip channel, fabricated in a 0.8 μm CMOS technology, is sensitive to magnetic fields ranging from -200 mT to +200 mT, achieving 12 bits of resolution and 11 bits of linearity     

PMI 泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术研究

对PMI泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术进行了研究,通过对玻璃钢面板及其泡沫夹层结构性能、面板成型、泡沫热成形、泡沫拼接、玻璃钢泡沫夹层结构成型及无损检测等技术研究,确定了玻璃钢外面板、预先固化,然后与泡沫等复合组装,最后铺覆内面板,整体进罐固化的成型工艺。结果表明,玻璃钢面板纵、横向拉伸强度为602、593 MPa,模量为26.0、27.2 GPa,满足设计强度≥350 MPa、模量≥25 GPa的要求;玻璃钢/PMI泡沫夹层结构泡沫密度为(110±10)kg/m3,厚度28 mm,纵、横向侧压强度为32.9、30.5 MPa、模量为2.31、2.38 GPa,满足设计指标侧压强度≥25 MPa、模量≥2.0 GPa的要求,采用玻璃钢/PMI泡沫夹层结构分步固化成型工艺研制的首件新型号整流罩冯卡门锥段,满足设计使用要求。     

Progress in CMOS integrated measurement systems

Selected micro- and nano-systems developed recently at the Physical Electronics Laboratory of ETH Zurich are reviewed: (i) a fluxgate microsystem for detection of the Earth's magnetic field; (ii) a capacitive chemical sensor microsystem for detection of volatile organic compounds in air; and (iii) a parallel scanning AFM chip. The micro- and nano-systems combine sensor structures and readout circuitry on a single chip and are fabricated using industrial CMOS technology in combination with post-processing micromachining and film deposition     

基于光敏树脂分析的3D打印加速度传感器设计

MEMS加速度传感器所采用的硅微机械加工技术存在个性化定制、小批量生产成本方面的不足，而3D打印技术的优势就在于无需模具的自由化定制、一机多用实现低成本产品生产，3D打印的发展趋势就是实现微纳尺度结构的制造。在此背景下，采用光固化立体成型技术设计了一种3D打印压阻式加速度传感器结构。传感器基底使用耐高温光敏树脂制作，并采用丝网印刷工艺在基底表面印制导电碳浆形成应变计结构。为此，首先对耐高温光敏树脂的相关热学与机械性能进行分析。通过测试，得到该光敏树脂固化后的起始分解温度等热力学参数。其次，通过控制光敏树脂紫外光固化时间，取得了较好杨氏模量和弯曲强度的树脂，且为该加速度传感器的结构仿真优化与制作工艺提供了必需数据与重要依据。除此之外，还对所设计的碳浆应变计结构进行了测试，得到了有效灵敏系数。通过以上工作，为最终实现3D打印加速度传感器的制作做好铺垫，助力3D打印技术与MEMS传感器技术相融合。     

基于微型压力传感器阵列的边界层分离点检测方法

为了检测边界层的分离点,探讨了根据表面压力分布变化判定分离点的检测方法,提出了基于微机电系统(MEMS)技术和柔性衬底的微型压力传感器阵列的结构方案,可实现在线实时测量,并满足非平面表面的流体测量要求;同时提出了1种分离点检测的判定方法,并通过二维圆柱绕流仿真验证了该方法的正确性和有效性。微型压力传感器阵列的引入,拓宽了边界层分离点检测的解决途径。     

基于二维线阵和空间滤波器的结构冲击无波速定位方法

复合材料在航空结构中的应用越来越广,但其遭受外界物体冲击后很容易在内部产生表面不可见损伤,所以对复合材料结构的冲击事件进行在线监测十分必要。基于压电传感器（PTZ）和Lamb波的冲击定位方法是目前的研究热点,但是Lamb波信号在复合材料结构中传播的各向异性给冲击定位带来了困难。本文将空间滤波器算法推广到复合材料结构的冲击监测应用中,研究了与波速无关的空间滤波器冲击定位原理,提出了基于二维线性压电传感器阵列和空间滤波器的结构冲击无波速定位方法。该方法首先采用Shannon连续复数小波变换提取并构建宽带冲击响应信号中的窄带Lamb波解析信号;然后利用波速无关的空间滤波器算法计算出结构冲击相对于各条线性压电传感器阵列的角度;最后使用冲击无波速定位公式计算出结构冲击的位置坐标。在碳纤维层合板上对该方法进行了实验验证。验证结果表明：该方法可以实现对复合材料结构的冲击进行不依赖信号传播速度的定位,定位误差小于1 cm。     

聚合物基电子封装复合材料研究进展

综述了聚合物基电子封装材料的基本性能要求并分析了其影响因素,阐述了聚合物基电子封装材料的复合原理和结构设计思想,展望了聚合物基电子封装材料的发展趋势。     

Next-Generation Thin-Film Photovoltaics

Future spacecraft and high-altitude airship (HAA) solar array technologies will require high array specific power (W/kg), which can be met using thin-film photovoltaics (PV) on lightweight and flexible substrates [1]. Thin-film array technology, with thin-film specific array support structure, begin to exceed the specific power of crystalline multi-junction arrays with thin-film device efficiencies as low as 8.5% [2]. Thin-film PV devices have other advantages in that they are more easily integrated into HAAs, and are projected to be much less costly than their crystalline PV counterparts. Furthermore, it is likely that only thin-film array technology will be able to meet device specific power requirements exceeding 1 kW/kg (photovoltaic and integrated substrate/blanket mass only).     

Effects of the Fabrication Processes of NC-Si:H Films on Their Mechanical Properties

Studies of nanoindentation were performed on nc-Si:H films to evaluate the effects of the fabrication processes on their mechani-cal properties. It is observed that with the decrease of the SiH4 contents, the grain size of the films increases gradually, and as does the crystalline volume fraction. The smaller the grains become, the more homogeneous the films, and the more even the hardness as well as the modulus will be. The hardness and the modulus will increase with the substrate’s temperature rising. The hardness and the modulus of the nc-Si:H films on the Si substrate prove to be higher than those on the glass substrate given the same technology parameters. How-ever, the films on the glass substrate appear to be more homogeneous.