16 Generalized 3-D Tolerance Analysis of Mechanical Assemblies with Small Kinematic Adjustments

晶圆级三维系统集成技术

晶圆级三维系统集成技术 三维集成系统正在快速增长，它涉及众多不同技术新兴领域，目前已出现诸多大有希望应用于三维集成的新技术。本文将对其中的一项技术进行系统介绍。为了实现三维结构的体积最小化和具有优良电性能的高密度互连，我们将采用穿硅通孔（TSV）用于晶圆级堆叠器件的互连。 该技术基本工艺为高密度钨填充穿硅通孔，通孔尺寸从1μm到3μm。用金属有机化学汽相淀积（MOCVD）淀积一层TiN薄膜作为籽晶层，随后同样也采用CVD工艺淀积而成的钨膜的扩散势垒层即可实现具有大纵宽比（HAR）ICV的金属填充。堆叠器件的未来应用还需要铜填充TSV以优化电学性能。所谓的ICV-SLID技术可用于制作三维器件的堆叠。这项工艺非常适合应用于产品的低成本高效率生产，包括高性能应用，如三维微处理器和高度小型化的多功能系统，传感器之间的节点、存储器数据处理与传输（eGrains TM, eCubes TM）等。 推动三维系统集成技术发展的关键因素 从总体上看，加速三维集成技术应用于微电子系统生产的重要因素包括以下几个方面：?系统的外形体积：缩小系统体积、降低系统重量并减少引脚数量的需求， ?性能：提高集成密度，缩短互连长度，从而提高传输速度并降低功耗， ?大批量低成本生产：降低工艺成本，如混合技术等， ?新应用：如超小无线传感器系统等。 与系统芯片（SoC）相比，这种新方法是一种能将不同优化生产技术高效融合在一起的三维系统集成技术。此外，三维集成方法还可能用于解决由信号传播延迟导致的“布线危机”，不管是板级的还是芯片级的，其原因是这种方法可以实现最短的互连长度，而且还省去了受速度限制的芯片之间及芯片内部互连。 低成本制作潜力也是影响三维集成技术未来应用的主要因素。当前，系统芯片的制作主要依靠单片集成来嵌入多种工艺。但这种方法有很多缺陷，如复杂性达到最高程度时会使分片工艺非常困难，从而导致总系统“制作成本爆炸性”提高。与之相比，采用适当的三维集成技术可以将MEMS和CMOS等不同的最佳基础工艺有机结合起来，通过提高产品合格率和小型化程度，发挥该技术低成本制作的潜力。与单片集成SoC相比，采用最佳三维集成技术制作的器件堆叠（如控制器层和存储器层等）会使生产成本显著降低。此外，采用该技术还有望实现新型多功能微电子系统，如分布式无线传感器网络应用的超小型传感器节点等（图1）。

硬度换算表、公差、表面粗糙度值(打印清晰版)

HRA HRC HRA HRC HRA HRC HRA HRC 86.6 70.0103778.555.059937070.540.037726928.027486.3 69.5101778.254.558936570.339.537226627.527186.1 69.099777.954.057936070.039.036726327.026885.8 68.597877.753.557035538.536226026.526485.5 68.095977.453.056135038.035125726.026185.2 67.594177.152.555134537.535225425.525885.0 67.092376.952.054334137.034725125.025584.7 66.590676.651.553433636.534224824.525284.4 66.088950176.351.052533236.033824524.024984.1 65.587249476.150.551732735.533324223.524683.9 65.085648875.850.050932335.032924023.024383.6 64.584048175.549.550131834.532423722.524083.3 64.082547475.349.049331434.032023422.023783.1 63.581046875.048.548531033.531623221.523482.8 63.079546174.748.047830633.031222921.023182.5 62.578045574.547.547030232.530822720.522982.2 62.076644974.247.046329832.030422520.022682.0 61.575244273.946.545629431.530022219.522381.7 61.073943673.746.044929131.029622019.022181.4 60.572643073.445.544328730.529221818.521881.2 60.071342473.245.043628330.028921618.021680.9 59.570041872.944.542928029.528521417.521480.6 59.068841372.644.042327629.028121117.021180.3 58.567640772.443.541727328.527880.1 58.066440172.143.041179.8 57.565339671.842.540579.5 57.064239171.642.039979.3 56.563138571.341.539379.0 56.062038071.141.038878.755.560937570.840.5382黑色金属材料 硬度值换算表 布氏硬度 HB 洛氏硬度 维氏硬度HV 布氏硬度HB 洛氏硬度维氏硬度HV 布氏硬度HB 维氏硬度HV 注:1.布氏硬度:主要用来测定铸件、锻件、有色金属制件、热轧坯料及退火件的硬度,测定范围≯HB450。 2.洛氏硬度:HRA 主要用于高硬度试件,测定硬度高于HRC67以上的材料和表面硬度,如硬质合金、氮化钢等，测定范围HRA>70。HRC 主要用于钢制件(如碳钢、工具钢、合金钢等）淬火或回火后的硬度测定,测定范围HRC20~67。 3.维氏硬度:用来测定薄件和钢板制件的硬度,也可用来测定渗碳、氰化、氮化等表面硬化制件的硬度。 洛氏硬度维氏硬度HV 布氏硬度HB 洛氏硬度

系统级封装(SiP)

系统级封装(SiP)的发展前景(上） ——市场驱动因素，要求达到的指标，需要克腰的困难 集成电路技术的进步、以及其它元件的微小型化的发展为电子产品性能的提高、功能的丰富与完善、成本的降低创造了条件。现在不仅仅军用产品，航天器材需要小型化，工业产品，甚至消费类产品，尤其是便携式也同样要求微小型化。这一趋势反过来又进一步促进微电子技术的微小型化。这就是近年来系统级封装(SiP,System in Package)之所以取得了迅速发展的背景。SiP已经不再是一种比较专门化的技术；它正在从应用范围比较狭窄的市场，向更广大的市场空间发展；它正在成长为生产规模巨大的重要支持技术。它的发展对整个电子产品市场产生了广泛的影响。它已经成为电子制造产业链条中的一个重要环节。它已经成为影响，种类繁多的电子产品提高性能、增加功能、扩大生产规模、降低成本的重要制约因素之一。它已经不是到了产品上市前的最后阶段才去考虑的问题，而是必须在产品开发的开始阶段就加以重视，纳入整体产品研究开发规划；和产品的开发协同进行。再有，它的发展还牵涉到原材料，专用设备的发展。是一个涉及面相当广泛的环节。因此整个电子产业界，不论是整机系统产业，还是零部件产业，甚至电子材料产业部门，专用设备产业部门，都很有必要更多地了解，并能够更好地促进这一技术的发展。经过这几年的发展，国际有关部门比较倾向于将SiP定义为：一个或多个半导体器件(或无源元件)集成在一个工业界标准的半导体封装内。按照这个涵义比较广泛的定义，SiP又可以进一步按照技术类型划分为四种工艺技术明显不同的种类；芯片层叠型；模组型；MCM型和三维(3D)封装型。现在，SiP应用最广泛的领域是将存储器和逻辑器件芯片堆叠在一个封装内的芯片层叠封装类型，和应用于移动电话方面的集成有混合信号器件以及无源元件的小型模组封装类型。这两种类型SiP的市场需求在过去4年里十分旺盛，在这种市场需求的推动下，建立了具有广泛基础的供应链；这两个市场在成本方面的竞争也十分激烈。 而MCM(多芯片模组)类型的SiP则是一贯应用于大型计算机主机和军用电子产

表面粗糙度与标准公差表

表面粗糙度与标准公差表 无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大镜或显微镜仍能观察到。这就是零件加工后的表 面粗糙度。过去称为表面光洁度。 国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。 高度参数共有三个: 轮廓的平均算术偏差(Ra)如图1所示，通过零件的表面轮廓作一中线m ，将一定长度的轮廓分成两部分，使中线两侧轮廓线与中线之间所包含的面积相等，即 F1+F3+……+Fn-1=F2+F4+……+Fn 图1 轮廓的平均算术偏差 轮廓的平均算术偏差值Ra，就是在一定测量长度l 范围内，轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏 差。用算式表示为 Ra＝dx 或近似写成 Ra≈ ?不平度平均高度(Rz)就是在基本测量长度范围内，从平行于中线的任意线起，自被测轮廓上五个最高点至 五个最低点的平均距离(图2)，即 RZ= 图2 不平度平均高度 ?轮廓最大高度Ry，就是在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 间距参数共有两个： 轮廓单峰平均间距S，就是在取样长度内，轮廓单峰间距的平均值。而轮廓单峰间距，就是两相邻轮廓 单峰的最高点在中线上的投影长度Si。 轮廓微观不平度的平均间距Sm。含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi，称轮廓微观不平间距。 综合参数只有一个，就是轮廓支承长度率tp。它是轮廓支承长度np与取样长度l之比。 在原有的国家标准中，表面光洁度分为14级，其代号为V1、V2……V14。V后的数字越大，表面光洁度 就越高，即表面粗糙度数值越小。 在车间生产中，常根据表面粗糙度样板和加工出来的零件表面进行比较，用肉眼或手指的感觉，来判断零件表面粗糙度的等级。此外，还有很多测量光洁度的仪器。

Systems In Package 系统级封装

LANCASTER
UNIVERSITY
Centre for Microsystems Engineering Faculty of Applied Sciences
System-in-Package Research within the IeMRC
Prof. Andrew Richardson Lancaster University

Project Statistics
? Design for Manufacture Methodology for SiP
– – – – Academic partners : Lancaster University & Greenwich Industrial partners : NXP, Flowmerics, Coventor & Selex ￡206K – Nov 2005 – Nov 2007 Focus : Reliability Engineering of SiP assemblies
? Integrated Health Monitoring of MNT Enabled Integrated Systems “I-Health”
– Academic partners : Lancaster University & Heriot Watt University – Industrial partners : NXP, QinetiQ, Coventor, MCE – Focus : Embedded Test & Health Monitoring of SiP based systems

公差配合及表面粗糙度选择题

1.一孔尺寸的要求为φ30+0052,我们在加工时最理想的目标值是（ D ） A.30 B.30.052 C.30.040 D.30.026 2.下列标准公差中,精度最低的是（ D ） A.ITO B.IT01 C.IT10 D.IT18 3.某轴段标注尺寸为,现对四个完工零件进行测量,得到的数据分别为φ55.000mm,φ5 4.998mmφ5 5.042mm,φ55.023mm,则合格的零件有（ A ） A1个 B.2个 C.3个 D.4个 4.已知某轴的公称尺寸为φ50加工后测得的实际尺寸为φ50.022mm,则实际偏差为（ D ） A.0.051mm B.0.050mm C.0.025mm D.0.022mm 5.关于φ20R6、φ20R7、φ20R8三个公差带,下列说法正确的是（ C ） A,上、下极限偏差均不相同 B.上、下极限偏差均相同 C.上极限偏差相同,但下极限偏差不同

D.上极限偏差不同,但下极限偏差相同 6.表面结构中,加工纹理呈两斜向交叉且与视图所在的投影面相交的是（ C ） 7.表面结构中,加工纹理垂直于视图所在的投影面的是（ B ） 8.以下不属于表面粗糙度对零件的使用性能影响的主要表现是（ C ） A.对配合性质的影响 B对耐磨性的影响奥面 C.对材料塑性变形的影响 D.对抗腐蚀性的影响 9.Ra值测量最常用的方法是（ C ） A.样板比较法 B.显微镜比较法,度 C电动轮廓仪比较法D.光切显微镜测量法工眼 10.表面粗糙度是( )误差。（ B ） A.宏观几何形状 B.微观几何形状 C.宏观相互位置 D.微观相互位置 11选择表面粗糙度评定参数值时,下列论述不正确的有（ A ） A.同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大 B摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小 C配合质量要求高,表面粗糙度参数值应小 D.受交变载荷的表面,表面粗糙度参数值应小

公差配合与表面粗糙度

4. 公差配合与表面粗糙度 4.1 金属冲压零件的自由公差 包容尺寸——当测量时包容量具的表面尺寸称为包容尺寸。 被包容尺寸——当测量时被量具包容的表面尺寸称为被包容尺寸。 暴露尺寸——不属于包容尺寸和被包容尺寸的表面尺寸称为暴露尺寸 4.1.5 属于与同一零件联接的孔中心距、孔与边缘距离以及也组之间的自由公差和位置 表4.5 mm 4．2 4.2.1 1 2）标注极限偏差（图95） 基本尺寸注在同一线上；的字体小一号；小数点必须对齐，数字“0点前的个位数对齐（图a ）。 当上、下偏差值相同时，号，同（图b ）。

3）公差带代号与极限偏差一起标注（图96） 号。 4.2.2 1）标注极限偏差（图97） 2）模具总图常用配合关系用直接注明配合关系的文字注法 （1）两导向面间的尺寸后面加注“滑配”两字表达装配关系。 （2）镶块和窝座的装配关系在配合面尺寸的后面加注“配入”两字。 （3）反侧块配合面注出“无间隙滑配。” 模具结构常用配合标准表4.8 表4.8 图95

4.5 几种冲模零件的制造公差 4.5.3固定板方孔、槽及底板窝座的公差表4.11 表4.11 mm 注：图纸上只标注尺寸偏差；形位公差在图中不标，它属于通用技术条件，在加工中必须保证 其要求。 4.5.4底板上导柱孔和衬套孔直径公差表4.12 表4.12 mm 注：锥度和椭圆度公差，是属于通用技术条件，在图纸上不标注。 4.5.5凸凹模、凹模和固定板的圆孔中心距公差表4.13 表4.13 mm 4.5.6制件在冲模中定位装置的公差注法 1）孔定位 （10.1 例如：上工序冲孔D=φ10.1，则定位销 （2）中心距公差按凸、凹模位置精度注出。 2）外形定位 （1）规则形状： 两定位面之间名义尺寸为制件尺寸+0.1，其公差值为+0.1 例如：制件尺寸为120，则两定位面之间名义尺寸为120.1 故写为120.1+0.1

表面粗糙度与公差等级的关系

机械零件表面粗糙度的选择 表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。 机械零件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。在机械零件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料，现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零件尺寸公差要求越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。例如一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械上的某些机械零件的修饰表面，它们的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很高，但其尺寸公差要求却很低。在一般情况下，有尺寸公差要求的零件，其公差等级与表面粗糙度数值之间还是有一定的对应关系的。 在一些机械零件设计手册和机械制造专著中，对机械零件的表面粗糙度和机械零件的尺寸公差关系的经验及计算公式都有很多介绍，并列表供读者选用，但只要细心阅来，就会发现，虽然采取完全相同的经验计算公式，但所列表中的数值也不尽相同，有的还有很大的差异。这就给不熟悉这方面情况的人带来了迷惑。同时也增加了他们在机械零件工作中选择表面粗糙度的困难。 在实际工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在现有的机械零件设计手册中，反映的主要有以下3种类型： 第1类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求很高，要求零件在使用过程中或经多次装配后，其零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的10%，这主要应用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极重要零件

系统级封装(Sip)问题的研究

系统级封装（Sip）问题的研究 1优势 1.1较短的开发时间 系统级封装产品研制开发的周期比较短，市场响应时间比较快。 全新的SoC需要耗费大量的时间和金钱，许多产品(特别是消费类产品)不堪重负。例如，某些SoC的上市时间长达18个月，而SiP可以将该时间削减50%或更短。 1.2满足小型化需求，缩短互联距离 将原本各自独立的封装元件改成以SiP技术整合，便能缩小封装体积以节省空间，并缩短元件间的连接线路而使电阻降低，提升电性效果，最终呈现微小封装体取代大片电路载板的优势，又仍可维持各别晶片原有功能。 系统级封装可以使多个封装合而为一， 从而显着减小封装体积、重量，减少I／O引脚数，缩短元件之间的连线，有效传输信号。SiP可以将微处理器、存储器(如EPROM和DRAM)、FPGA、电阻器、电容和电感器合并在一个容纳多达四或五个芯片的封装中。与传统的IC封装相比，通常最多可节约80%的资源，并将重量降低90%。 通过垂直集成，SiP也可以缩短互连距离。这样可以缩短信号延迟时间、降低噪音并减少电容效应，使信号速度更快。功率消耗也较低。 1.3节约成本 系统级封装减少了产品封装层次和工序，因此相应地降低了生产制造成本，提高了产品可靠性。虽然就单一产品而言封装制造成本相对较高。但从产业链整合、运营及产品销售的角度来看，SiP产品开发时间大幅缩短，而且通过封装产品的高度整合可减少印刷电路板尺寸及层数，降低整体材料成本，有效减少终端产品的制造和运行成本，提高了生产效率 1.4能实现多功能集成 　系统级封装可以集成不同工艺类型的芯片，如模拟、数字和RF等功能芯片，很容易地在单一封装结构内实现混合信号的集成化。 1.5满足产品需求 第一，要求产品在精致的封装中具有更高的性能、更长的电池寿命和不断提高的存储器密度；第二要求降低成本并简化产品 因SiP是将相关电路以封装体完整包覆，因此可增加电路载板的抗化学腐蚀与抗应力（Anti-stress）能力，可提高产品整体可靠性，对产品寿命亦能提升。 SiP设计具有良好的电磁干扰抑制效果，对系统整合客户而言可减少抗电磁干扰方面的工作 2劣势 2.1晶片薄化

尺寸公差、形位公差、表面粗糙度三者的关系

尺寸公差、形位公差、表面粗糙度三者的关系 A.尺寸公差、形位公差、表面粗糙度数值上的关系 1、形状公差与尺寸公差的数值关系 当尺寸公差精度确定后，形状公差有一个适当的数值相对应，即一般约以50%尺寸公差值作为形状公差值；仪表行业约20%尺寸公差值作为形状公差值；重型行业约以70%尺寸公差值作为形状公差值。由此可见．尺寸公差精度愈高，形状公差占尺寸公差比例愈小所以，在设计标注尺寸和形状公差要求时，除特殊情况外，当尺寸精度确定后，一般以50%尺寸公差值作为形状公差值，这既有利于制造也有利于确保质量。 2、形状公差与位置公差间的数值关系 形状公差与位置公差间也存在着一定的关系。从误差的形成原因看，形状误差是由机床振动、刀具振动、主轴跳动等原因造成；而位置误差则是由于机床导轨的不平行，工具装夹不平行或不垂直、夹紧力作用等原因造成，再从公差带定义看，位置误差是含被测表面的形状误差的，如平行度误差中就含有平面度误差，故位置误差比形状误差要大得多。因此，在一般情况下、在无进一步要求时，给了位置公差，就不再给形状公差。当有特殊要求时可同时标注形状和位置公差要求，但标注的形状公差值应小于所标注的位置公差值，否则，生产时无法按设计要求制造零件。 3、形状公差与表面粗糙度的关系 形状误差与表面粗糙度之间在数值和测量上尽管没有直接联系，但在一定的加工条件下两者也存在着一定的比例关系，据实验研究，在一般精度时，表面粗糙度占形状公差的1／5～1／4。由此可知，为确保形状公差，应适当限制相应的表面粗糙度高度参数的最大允许值。 在一般情况下，尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度之间的公差值具有下述关系式：尺寸公差>位置公差>形状公差>表面粗糙度高度参数 从尺寸、形位与表面粗糙度的数值关系式不难看出，设计时要协调处理好三者的数值关系，在图样上标注公差值时应遵循：给定同一表面的粗糙度数值应小于其形状公差值；而形状公差值应小于其位置公差值；位置各差值应小于其尺寸公差值。否则，会给制造带来种种麻烦。可是设计工作中涉及最多的是如何处理尺寸公差与表面粗糙度的关系和各种配合精度与表面粗糙度的关系。 一般情况下按以下关系确定： 1、形状公差为尺寸公差的60％（中等相对几何精度）时，Ra≤0.05IT； 2、形状公差为尺寸公差的40％（较高相对几何精度）时，Ra≤0.025IT； 3、形状公差为尺寸公差的25％（高相对几何精度）时，Ra≤0.012IT； 4、形状公差小于尺寸公差的25％（超高相对几何精度）时，Ra≤0.15Tf(形状公差值)。 最简单的参考值:尺寸公差是粗糙度的3-4倍，这样最为经济。

微波毫米波系统级封装中键合线建模

微波毫米波系统级封装中键合线建模 孙一超胡静钱学军 摘要：在系统级封装中，存在微波及高速电路，如果没有考虑互连线对电路性能的影响，可能会导致最终的电路不能满足设计要求。本文利用3维电磁场仿真软件HFSS分析单根键合线的电磁特性，建立单根键合线的电路模型，并研究不同参数下键合线在电磁特性方面的区别。 关键词：键合线HFSS 等效电路 Bond-Wire Modeling in Microwave Millimeter Wave System-Level Package Abstract: Without considering the influence of the interconnection line on the electric circuit performance in system-level package, the final electric circuit may not to be able to satisfy the design requirements for the existence of microwave and high-speed circuit. In this paper,the 3D electromagnetic analysis software HFSS was used to analyse the simple and the circuit model was build for the microwave Characteristics of the bond-wire in with different parameters. Keyword: Bond-Wire HFSS Equivalent Circuit 1.引言 随着科技水平的不断提高，无论是军用还是民用通信系统的功能都变得日益强大，随之电路结构也变得日益复杂，电路的规模、体积也不断增大。通常，电路的体积庞大会限制其应用，为此，自上世纪90年代以来，能将微处理器、存

模具零件的公差配合形位公差及表面粗糙度要求

模具零件的公差配合、形位公差及表面粗糙度要求 2010-01-27 09:04:53| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 模具零件的公差配合、形位公差及表面粗糙度要求 设计模具时，应根据模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，将不仅直接影响模具的正常工作和冲压件的质量，而且也影响模具的使用寿命和制造成本。 一、模具零件的公差配合要求 模具零件的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与模板的配合；过渡配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动但需要经常拆装的零件，如压入式凸模与固定板的配合；间隙配合用于模具工作时需要相对运动的零件，如导柱与导套之间的配合等。模具中常用零件的公差配合见下表。

二、模具零件的形公差 形位公差是形状和位置公差的简称，它包括直线度、平面度、圆柱度、平行度、垂直度、同轴度、对称度及圆跳动公差等多种。根据模具零件的技术要求，应合理选用其形位公差的种类及数值。模具零件中常用的形位公差有平行度、垂直度、同轴度、圆柱度及圆跳动公差等，现分述如下： 1、平行度公差模板、凹模板、垫板、固定板、导板、卸料板、压边圈等板类零件的两平面应有平行度要求，一般可按下表选取。

注：1.基本尺寸是指被测表面的最大长度尺寸和最大宽度尺寸。 2.滚动式导柱模架的模座平行度公差采用公差等级4级。 2.垂直度公差矩形、圆形凹模板的直角面，凸、凹模（或凸凹模）固定板安装孔的轴线与其基准面，模板上模柄（压入式模柄）安装孔的轴线与其基准面，一般均应有垂直度要求，可按下表的垂直度公差选取。而上、下模板的导柱、导套安装孔的轴线与其基准面的垂直度公差，应按如下规定：安装滑动式导柱、导套时取为0.01：100；安装滚动式导柱、导套时取为0.005：100。 >25~40 >40~63 >63~100 >100~160 >160~250 >250~400 公差等级 5 公差值 0.010 0.012 0.015 0.020 0.025 0.030 注：1.基本尺寸是指被测零件的短边长度。 2.垂直度公差是指以长边为基准，短边对长边垂直度的最大允许值。

系统级封装的基础研究项目申报书

项目名称：系统级封装的基础研究

一、研究内容 1．拟解决的关键科学问题 根据系统级封装技术的发展趋势，结合国内外研究现状，本项目围绕系统级封装的基础理论与基本方法，凝练出并将解决下述关键科学问题。 （1）复杂封装结构电磁场与热场一体化分析问题 由于电子系统的信号处理速度越来越高，高速信号波长与系统或其中的电路元器件的几何尺寸相当，系统级封装电特性的分析设计必须以微波电磁场理论为基础，要在三维多层复杂边界条件下求解麦克斯韦方程。另一方面，由于芯片与元件的高密度集成，系统级封装的热问题越来越严重，必须求解热扩散方程得到系统中温度分布并分析、解决各种热问题。在过去，芯片级特别是封装级电磁场、热场是分开求解的，系统的电、热特性独立进行分析处理。但事实上，热场分布与电磁场分布是相关联的，热源分布由电磁场分布决定，而热场分布又反作用于电磁场分布，形成一个相互耦合的过程直至达到平衡状态。从数学方程来看，表现在麦克斯韦方程中的介质本构参数ε、μ特别是导体的导电率σ为温度T的函数，而热扩散方程中的温度T又是电磁场的函数。因此针对系统级封装的特征，考虑电磁场、热场的耦合关系，进行电磁场、热场的一体化分析建模是一个必须解决的关键科学问题。 按照热力学统计物理的观点，系统级封装是包含几何参量、力学参量和电磁参量的复杂系统，是含空气和固态芯片的多元复相系，并且是一种多尺度的三维多层复杂结构，既要研究系统的热平衡状态，又要探讨系统的热非平衡状态，还且要考虑电磁场、热场的耦合关系，因此系统级封装的精确电磁场、热场一体化分析建模十分复杂，必须解决全波电磁场、热场一体化分析效率低与系统级封装结构复杂的矛盾。 在电磁场、热场一体化分析建模的基础上，要建立系统级封装三维结构的电、热和应力性能分析的参数化模型，对系统级封装的电信号、温度与热应力分布进行快速仿真。在仿真时必须综合考虑系统的分析效率、复杂结构以及等效模型的频率与温度色散效应等重要因素。 在上述建模仿真的基础上进一步解决系统级封装的信号完整性与热效应问题。系统级封装工作频率一般较高，芯片和元件种类多、集成密度大，系统三维多层结构复杂，因此由互连与封装结构高频电磁场效应引起的信号完整性问题，电源/接地开关噪声引起的电源完整性问题，元件与芯片之间的电磁兼容（EMC）、电磁干扰（EMI）问题将变得非常严重，这些问题的存在将降低系统的性能指标甚至使系统不能正常工作。同时由于系统级封装集成密度高，特别是随着三维芯片堆叠，功耗密度大大增加，系统温度也将升高，产生热效应问题。热效应问题包

三维封装技术创新发展

三维封装技术创新发展（2020年版） 先进封测环节将扮演越来越重要的角色。如何把环环相扣的芯片技术链系统整合到一起，才是未来发展的重心。有了先进封装技术，与芯片设计和制造紧密配合，半导体世界将会开创一片新天地。 从半导体发展趋势和微电子产品系统层面来看，先进封测环节将扮演越来越重要的角色。如何把环环相扣的芯片技术链系统整合到一起，才是未来发展的重心。有了先进封装技术，与芯片设计和制造紧密配合，半导体世界将会开创一片新天地。现在需要让跑龙套三十年的封装技术走到舞台中央。

日前，厦门大学特聘教授、云天半导体创始人于大全博士在直播节目中指出，随着摩尔定律发展趋缓，通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化成为集成电路产业发展的新的引擎。在人工智能、自动驾驶、5G网络、物联网等新兴产业的加持下，使得三维（3D）集成先进封装的需求越来越强烈，发展迅猛。 一、先进封装发展背景 封装技术伴随集成电路发明应运而生，主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和保护。伴随着芯片技术的发展，封装技术不断革新。封装互连密度不断提高，封装厚度不断减小，三维封装、系统封装手段不断演进。随着集成电路应用多元化，智能手机、物联网、汽车电子、高性能计算、5G、人工智能等新兴领域对先进封装提出更高要求，封装技术发展迅速，创新技术不断出现。 于大全博士在分享中也指出，之前由于集成电路技术按照摩尔定律飞速发展，封装技术跟随发展。高性能芯片需要高性能封装技术。进入2010年后，中道封装技术出现，例如晶圆级封装（WLP，Wafer Level Package）、硅通孔技术（TSV，Through Silicon Via）、2.5D Interposer、3DIC、Fan-Out 等技术的产业化，极大地提升了先进封装技术水平。 当前，随着摩尔定律趋缓，封装技术重要性凸显，成为电子产品小型化、多功能化、降低功耗，提高带宽的重要手段。先进封装向着系统集成、高速、高频、三维方向发展。

表面粗糙度的基本概念汇总

表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的定义（本站相关粗糙度仪的产品介绍：粗糙度仪） 表面粗糙度（Surface roughness）是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性性它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。表面粗糙度应与形状误差（宏观几何形状误差）和表面波度区别开。通常，波距小于 1mm 的属于表面粗糙度，波距在 1~10mm 的属于表面波度，波距大于 10mm 的属于形状误差。 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响 表面粗糙度的大小对零件的使用性能和使用寿命有很大影响。 1. 影响零件的耐磨性 表面越粗糙，摩擦系数就越大，相对运动的表面磨损得越快。然而，表面过于光滑，由于润滑油被挤出或分子间的吸附作用等原因，也会使摩擦阻力增大和加速磨损。 2. 影响配合性质的稳定性 零件表面的粗糙度对各类配合均有较大的影响。对于间隙配合，两个表面粗糙的零件在相对运动时会迅速磨损，造成间隙增大，影响配合性质；对于过盈配合，在装配时表面上微观凸峰极易被挤平，产生塑性变形，使装配后的实际有效过盈减小，降低联接强度；对于过渡配合，因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合变松。 3. 影响疲劳强度 承受交变载荷作用的零件的失效多数是由于表面产生疲劳裂纹造成的。疲劳裂纹主要是由于表面微观峰谷的波谷所造成的应力集中引起的。零件表面越粗糙，波谷越深，应力集中就越严重。因此，表面粗糙度影响零件的抗疲劳强度。 4. 影响抗腐蚀性 粗糙表面的微观凹谷处易存积腐蚀性物质，久而久之，这些腐蚀性物质就会渗入到金属内层，造成表面锈蚀。此外，表面粗糙度对接触刚度、密封性、产品外观、表面光学性能、导电导热性能以及表面结合的胶合强度等都有很大影响。所以，在设计零件的几何参数精度时，必须对其提出合理的表面粗糙度要求，以保证机械零件的使用性能。 公差等级与粗糙度的关系 表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是验证零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量，使用寿命和生产成本。 机械零件表面粗糙度的选择有3种方法，即计算法、试验法和类比法。在机械零件设计中应用最普遍的是类比法，此方法简单有效。运用类比法需要有充足的参考资料。现有的各类机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应得表面粗糙度。通常情况下公差越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是他们之间不存在固定的函数关系。一些装饰表面除外。 在实践工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中，对于不同类型

三维封装的现在和未来

三维封装的现在和未来 微电子学一班随着便携式电子系统复杂性的增加, 对VLSI集成电路用的低功率、轻型及小型封装的生产技术提出了越来越高的要求。同样, 许多航空和军事应用也正在朝该方向发展。为满足这些要求, 现在产生了许多新的3- D 封装技术, 或是将裸芯片, 或是将MCM 沿z 轴叠层在一起, 这样, 在小型化方面就取得了极大的改进同时, 由于z 平面技术总互连长度更短, 会产生寄生电容, 因而系统功耗可降低约30%。 三维(3D)封装技术的分类 三维封装的结构类型有3种: 一是埋置型3D封装,即在多层基板底层埋置IC 芯片,顶层组装IC芯片,其间高密度互连; 二是有源基板型3D封装,即在Si或GaAs 衬底上制造多层布线和多种集成电路,顶层组装模拟IC芯片和其它元器件; 三是叠层型3D封装,即把多个裸芯片或封装好芯片或多芯片模块( MCM)沿Z轴叠装、互连,组装成3D封装结构。由于叠层型3D封装适用范围广,并且工艺相对简单,成本相对较低,已引起国外多家公司的注意,如Actel , IBM, Harris, Mo to rola 等著名公司都在积极开展叠层型3D封装的研究工作。下面将重点介绍叠层型3D封装。 1.埋置型3D 结构 这是一种实施最早( 八十年代) , 也是最为灵活方便的3D, 同时又可作为后布线的芯片互连技术, 能大大减少焊点, 提高电子产品可靠性的电子封装技术。埋置型3D 结构又可分为基板开槽埋置型和多层布线介质埋置型, 如图1所

示。在混合集成电路( H IC) 多层布线中埋置R、C 元件已经普遍, 而埋置IC芯片和R、C 后的布线顶层仍可贴装各类IC 芯片, 就可构成更高组装密度的3D-MCM 结构。由于布线密度及功率密度都很高, 所以这种3D-MCM 所使用的基板多为高导热的Si 基板、AIN 基板或金属基板。 上图是AIN 基板多层布线介质埋置IC 的3D-MCM 结构, 制作方法与常规多层布线技术相同。 2.有源基板型3D 结构 自从IC 出现以来, 人们就试图将一个复杂的电子整机甚至电子系统都集成在一大片Si 圆片内, 成为圆片规模IC( WSI) 。今天的VLSI、ASIC( 专用集成电路) 已部分地实现了WSI, 如CPU、DSP、摄录一体机等, 就是一个个小系统。有些芯片的尺寸达到近30mm 见方, 能集成数千万个器件。这种有源Si基板再多层布线, 上面再安装多芯片, 就可形成有源基板型的3D-MCM, 从而以立体封装形式达到了WSI 所能实现的功能。无论是一个大尺寸的复杂IC 作为Si 基板还是

集成电路系统级封装(SiP)技术和应用

集成电路系统级封装(SiP)技术和应用 吴德馨 (中国科学院微电子研究所，北京，100029) [编者按] 此文是中科院院士吴德馨在集成电路粤港台论坛上演讲稿的摘要。对于集成电路系统级封装(SIP)的发展概况及其趋势做了介绍,对于从事此领域工作的读者有指导性意义，本刊特转载。 摘要 由于集成电路设计水平和工艺技术的提高，集成电路规模越来越大，已可以将整个系统集成为一个芯片(目前已可在一个芯片上集成108个晶体管)。这就使得将含有软硬件多种功能的电路组成的系统(或子系统)集成于单一芯片成为可能。90年代末期集成电路已经进入系统级芯片(SOC)时代。20世纪80年代，专用集成电路用标准逻辑门作为基本单元，由加工线供给设计者无偿使用以缩短设计周期：90年代末进入系统级芯片时代，在一个芯片上包括了CPU、DSP、逻辑电路、模拟电路、射频电路、存储器和其它电路模块以及嵌入软件等，并相互连接构成完整的系统。由于系统设计日益复杂，设计业出现了专门从事开发各种具有上述功能的集成电路模块(称做知识产权的内核，即IP核)的工厂，并把这些模块通过授权方式提供给其他系统设计者有偿使用。设计者将以IP核作为基本单元进行设计。IP核的重复使用既缩短了系统设计周期，又提高了系统设计的成功率。研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样工艺技术条件下实现更高的系统指标。21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。 近年来由于整机的便携式发展和系统小型化的趋势，要求芯片上集成更多不同类型的元器件，如Si-CMOSIC、GaAs-RFIC、各类无源元件、光机 电器件、天线、连接器和传感器等。单一材料和标准工艺的SOC就受到

公差等级与粗糙度的关系

公差等级与粗糙度的关系 表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是验证零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量，使用寿命和生产成本。 机械零件表面粗糙度的选择有3种方法，即计算法、试验法和类比法。在机械零件设计中应用最普遍的是类比法，此方法简单有效。运用类比法需要有充足的参考资料。现有的各类机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应得表面粗糙度。通常情况下公差越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是他们之间不存在固定的函数关系。一些装饰表面除外。 在实践工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中，对于不同类型机器，其零件配合稳定性和互换性的要求是不同的。在现有的机械零件设计手册中，主要有以下三种类型。 第一类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求很高，要求零件在使用过程中和多次装配后，其零件的磨损极限不超过公差值的10%；这主要应用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极其重要零件表面的摩擦面，如气缸的内表面精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等。 第二类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求较高，要求零件的磨损极限不超过公差值得25%，要求有很好密和的接触面，其主要应用在机床、工具、与滚动轴承配合的表面、销锥孔，还有相对运动速度较高的接触面如华东轴承的配合面、齿轮的轮齿工作面等。 第三类主要用于通用机械，要求机械零件的磨损极限不超过尺寸公差的50%，没有相对运动的零件接触面，如箱盖、套筒，要求紧贴的表面、键和键槽的工作面；相对运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面、减速器等。 公差等级与表面粗糙度关系对应表格：详见附件表格 在机械零件设计中按尺寸公差选择表面粗糙度数值时。应根据不同类型的机器，选择相应的表值。仅供设计时参考！

尺寸公差,形状公差与表面粗糙度的关系

一、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度数值上的关系 来源于微信公众号：“直观学机械” 1、形状公差与尺寸公差的数值关系 当尺寸公差精度确定后，形状公差有一个适当的数值相对应，即一般约以50%尺寸公差值作为形状公差值；仪表行业约20%尺寸公差值作为形状公差值；重型行业约以70%尺寸公差值作为形状公差值。由此可见．尺寸公差精度愈高，形状公差占尺寸公差比例愈小所以，在设计标注尺寸和形状公差要求时，除特殊情况外，当尺寸精度确定后，一般以50%尺寸公差值作为形状公差值，这既有利于制造也有利于确保质量。 2、形状公差与位置公差间的数值关系 形状公差与位置公差间也存在着一定的关系。从误差的形成原因看，形状误差是由机床振动、刀具振动、主轴跳动等原因造成；而位置误差则是由于机床导轨的不平行，工具装夹不平行或不垂直、夹紧力作用等原因造成，再从公差带定义看，位置误差是含被测表面的形状误差的，如平行度误差中就含有平面度误差，故位置误差比形状误差要大得多。因此，在一般情况下、在无进一步要求时，给了位置公差，就不再给形状公差。当有特殊要求时可同时标注形状和位置公差要求，但标注的形状公差值应小于所标注的位置公差值，否则，生产时无法按设计要求制造零件。 3、形状公差与表面粗糙度的关系 形状误差与表面粗糙度之间在数值和测量上尽管没有直接联系，但在一定的加工条件下两者也存在着一定的比例关系，据实验研究，在一般精度时，表面粗糙度占形状公差的1／5～1／4。由此可知，为确保形状公差，应适当限制相应的表面粗糙度高度参数的最大允许值。 在一般情况下，尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度之间的公差值具有下述关系式：尺寸公差>位置公差>形状公差>表面粗糙度高度参数 从尺寸、形位与表面粗糙度的数值关系式不难看出，设计时要协调处理好三者的数值关系，在图样上标注公差值时应遵循：给定同一表面的粗糙度数值应小于其形状公差值；而形状公差值应小于其位置公差值；位置各差值应小于其尺寸公差值。否则，会给制造带来种种麻烦。可是设计工作中涉及最多的是如何处理尺寸公差与表面粗糙度的关系和各种配合精度与表面粗糙度的关系。 一般情况下按以下关系确定： 1、形状公差为尺寸公差的60％（中等相对几何精度）时，Ra≤0.05IT； 2、形状公差为尺寸公差的40％（较高相对几何精度）时，Ra≤0.025IT； 3、形状公差为尺寸公差的25％（高相对几何精度）时，Ra≤0.012IT； 4、形状公差小于尺寸公差的25％（超高相对几何精度）时，Ra≤0.15Tf(形状公差值)。 最简单的参考值:尺寸公差是粗糙度的3-4倍，这样最为经济。 二、形位公差的选择 1、形位公差项目的选择 应充分发挥综合控制项目的职能，以减少图样上给出的形位公差项目及相应的形位误差检测项目。