先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

摘要: Cu-Cu低温键合技术是先进封装的核心技术,相较于目前主流应用的Sn 基软钎焊工艺,其互连节距更窄、导电导热能力更强、可靠性更优。文中对应用于先进封装领域的Cu-Cu低温键合技术进行了综述,首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展与存在问题,进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降低工艺要求方面的优越性,概述了纳米线、纳米多孔骨架、纳米颗粒初步实现可图形化的Cu-Cu低温键合基本原理。结果表明,基于纳米材料烧结连接的基本原理,继续开发出宽工艺冗余、窄节距图形化、优良互连性能的Cu-Cu低温键合技术是未来先进封装的重要发展方向之一。创新点: (1) 系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展。(2) 阐述了新型纳米材料烧结连接的基本原理、典型方法及工艺优势。

蓝宝石/石墨烯衬底上蓝光LED外延生长及光电性能

摘要:对在蓝宝石/石墨烯衬底上生长 LED(Light-emitting diodes)外延的方法及其对光电性能的改善进行了探 究。研究结果表明,蓝宝石/石墨烯衬底具有更低的位错密度,螺位错和刃位错比传统样品分别减少了15.3%和70.8%。拉曼测试也表明蓝宝石/石墨烯样品受到的压应力小于传统样品。元素分析结果表明,有源区量子阱生长情况较好,In和 Ga元素均匀地分布在量子阱中,未发生相互扩散的情况。光电性能测试结果发现,无论是在工作电流还是饱和电流下,蓝宝石/石墨烯样品的LOP(Light output power)都大于传统样品,工作电流和饱和电流下LOP分别增加了18.4% 和 36.7%,并且效率下降较传统样品有所改善,相较于传统样品效率下降减少了9.9%。从变温测试结果可以得到,蓝宝石/石墨烯样品也表现出较低的热阻、结温和较小的波长偏移,其平均热阻比传统样品低了5.14℃/W。结果表明,在蓝宝石/石墨烯衬底上外延生长的样品对器件的光电性能和散热性能等都有较大的提升。

高性能功率器件封装及其功率循环可靠性研究进展

摘要: 半导体技术的进步使得功率器件面临更高的电压、功率密度和结温,这对功率器件的封装的可靠性提出了更高的要求。如何提高和检测功率器件的可靠性已经成为功率器件发展的重要任务。提升器件封装可靠性主要围绕优化封装结构、改进芯片贴装技术和引线键合技术3个方向研究。功率循环作为最贴近功率器件实际工况的可靠性测试方法,其测试技术、参数监测方法和失效机理得到广泛的研究。对功率器件封装结构、封装技术以及功率循环机理的相关研究进行了综述,总结了近年国内外的提升封装可靠性的方法,并介绍功率循环测试的原理和钎料层、键合线的失效机理,最后对于功率器件封装的未来发展趋势进行了展望。创新点: (1) 从封装结构、芯片贴装和引线键合3 方面讨论了提升功率器件封装可靠性。(2) 总结了功率循环的控制参数、策略、检测参数和失效判据方面的研究。

纳米发电机应用: 新型高压电源技术

摘要:摩擦电纳米发电机(TENG), 作为一种新兴的能量收集技术, 在过去十年中取得了快速进展. 除了微纳能源和自驱动传感等应用, 高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs, 实现数百甚至数千伏的电压输出相对容易, 而电流输出可保持在几微安的量级, 这为开发安全的高压应用带来了机遇, 如等离子体激发、流体和颗粒操控、空气净化、杀菌消毒等. 此综述介绍了TENGs产生电压的基本理论, 并总结了将TENGs电压提升至数万伏的策略, 还详细评述了这些高压TENGs(HV-TENGs)在物理、化学和生物领域的应用. 最后, 讨论了TE-TENGs将来可能面临的机遇和挑战.

脑机接口柔性电极材料研究进展

摘要:脑机接口作为人机交互的一个重要方向,在医疗健康、体能增效、航空航天、智能交通、娱乐游戏等领域具有广泛的应用价值。柔性电极是脑机接口的重要组成,也是脑机接口技术实现的关键。近年来,各种以脑机接口为需求背景的柔性电极材料不断涌现。对非侵入式、侵入式和半侵入式等3类脑机接口柔性电极材料的研究进展进行归纳和总结,对存在的问题和挑战进行分析,并对各种柔性电极材料在脑机接口领域的应用前景进行展望。

铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

摘要:高功率密度LED器件能实现传统光源和普通 LED 器件无法实现的诸多功能,将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中,单颗 LED 器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作,铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型 LED 器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件,分5μm、100μm 和200μm 三个焊锡厚度,分别贴片焊接在直径为 20 mm、25 mm和32 mm 三种不同面积的热电分离铜凸台基板上,测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75 ℃和100℃时蓝光LED 器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时,还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm 和140 μm 时,极限电功率为 150 W 的蓝光LED 器件的 I-L 特性和 I-V 特性,并对其极限发光进行了研究。研究结果表明,焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对 LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响;减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率 LED器件的极限光强,P110和 T90两种规格蓝光 LED 器件极限光功率的提升幅度高达16% 和19%,白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右;当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时,P70蓝光 LED的极限光功率提升幅度为 9.2%,50 ℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%,100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

OLED产业化历程与问题分析

摘要:OLED技术以其自发光性能被认为具有轻薄、可柔性、高对比度、快速响应、高色域、宽视角、低功耗、低成本等优势。在手机上开始大规模应用后,历经10 多年时间虽然规模大幅提升,但其他应用仍未有太多进展。本文通过对OLED已量产方案的性能分析以及与LCD的对比,发现一方面预期的OLED性能优势在产品上没有完全发挥,另一方面现有技术方案已经在设计和工艺上趋于极致。因此在向更大尺寸其他应用拓展方面,OLED必须在设计和工艺技术上有较大突破。

光电功能晶体材料研究进展

摘要: 光电功能晶体, 包括激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、介电体超晶格、闪烁晶体和PMN-PT 驰豫电单晶等,在高技术发展中具有不可替代的重要作用。近年来, 我国在这些重要晶体材料的生长、基础研究和应用方面都获得了很大成绩。综述了光电功能晶体材料研究和应用的部分进展。在此基础上, 提出进一步发展晶体理论, 扩大理论的应用范围, 注重晶体生长基本理论研究, 发展新的晶体生长方法和技术, 加强晶体生长设备研制, 加强晶体从原料到加工、后处理、检测及镀膜等全过程的结合等建议, 以全面提高我国光电功能晶体研究发展及其产业化水平。

砷化镓衬底加工技术研究及其新发展

摘要:第二代半导体砷化镓(GaAs)材料是衬底外延生长和器件制备的基础材料,其晶片表面要求超光滑、无表面/亚表面损伤和低的残余应力等,且其表面平坦化质量决定了后续外延层的质量,并最终影响相关器件的性能。通过归纳分析砷化镓单晶材料的本征特性及其切割、磨边、研磨、抛光等技术的研究进展,对砷化镓超光滑平坦化加工技术未来的研究方向进行展望。

超薄晶圆减薄工艺研究

摘要:主要研究了超薄晶圆减薄工艺和设备。从设备结构、晶圆传输、晶圆加工工艺、晶圆测量等方面,介绍了先进封装用减薄机如何解决超薄晶圆易碎问题,以及设备的国内外现状。