Author Affiliations
Abstract
Nanophotonic Sensors & Optofluidics Lab, Faculty of Physics, Kharazmi University, Tehran 15719-14911, Iran
Intelligent food packaging with the multisensory analysis is promising as the next generation technology of food packaging. The oxygen content in food packaging is one of the crucial parameters affecting the food quality and shelf life. Caviar is among the most nutritious and costly food sources. Here, a photonic oxygen-sensing system, based on the time-resolved phosphorescence spectroscopy of a platinum complex, is developed for non-contact, non-intrusive, and real-time vacuum packaging quality control, and implemented for caviar packaging. The sensor is embedded in protective polyethylene layers and excited with a short-pulsed light emitting diode (LED) source. Integration of a blue pulsed light source, a fast and amplified silicon photodiode controlled by the Spartan-6 field programmable gate array (FPGA), and a long lifetime platinum complex results in a photonics-based oxygen sensor with a fast response and high sensitivity to the vacuum packaging damage, which is suitable for caviar. It is revealed that applying the polyethylene layers protects the caviar from the platinum complex, leaching while not interfering with the sensor functionality. Characterizing the photonic system based on its sensitivity, repeatability, stability, and long-term operation demonstrates its capability for this application.
Caviar photoluminescence lifetime oxygen sensor platinum porphyrin complex vacuum packaging 
Photonic Sensors
2024, 14(1): 240120
作者单位
摘要
1 华中科技大学 机械科学与工程学院, 湖北 武汉  430074
2 华中科技大学 航空航天学院, 湖北 武汉  430074
气密封装是推动电子器件高可靠发展的一项重要技术,传统气密封装技术存在焊接温度高、热冲击大、应用范围窄等问题,无法满足三维电镀陶瓷基板气密封装要求。本文结合脉冲激光焊接的技术优势,研究了脉冲激光焊接三维电镀陶瓷基板实现气密封装,重点探讨了焊接过程中脉冲激光与材料相互作用模式,分析了焊接样品界面微观形貌、气密性、力学性能等。研究表明,焊接金属区裂纹的出现与基底金属铜向可伐侧的扩散密切相关;焊接过程稳定、焊接熔深小的热传导模式和过渡模式可以避免焊接裂纹出现。通过试验优化了焊接工艺参数,当激光峰值功率为120 W、脉冲宽度为1 ms、重叠率为80%时,三维陶瓷基板腔体结构获得了最佳高气密性,泄漏率为5.2×10-10 Pa·m3/s,接头剪切强度为278.06 MPa,满足第三代半导体器件高可靠气密封装需求。
脉冲激光 焊接模式 气密封装 三维电镀铜陶瓷基板(3-D DPC) pulsed laser welding mode hermetic packaging three-dimensional direct plated copper ceramic substrate (3-D DPC) 
发光学报
2024, 45(3): 506
作者单位
摘要
1 上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所红外探测全国重点实验室,上海 200083
InGaAs单光子探测器已被广泛应用于激光三维成像、长距离高速数字通信、自由空间光通信和量子通信等。针对单元、线列和小面阵器件,已发展出同轴封装、蝶形封装、插针网格阵列封装等多种封装形式。探讨了温度对InGaAs单光子器件性能的影响及组件温控方法;系统比较分析了针对光学元件如微透镜、透镜、光纤等与芯片的高精度耦合方法;针对高频信号输出,总结了引线类型、布线方式、封装结构设计等问题;展望了InGaAs单光子探测器的发展趋势。
雪崩光电二极管 InGaAs 单光子探测器 封装 
激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0900009
柯鑫 1,2谢炳卿 1,2王忠 1,3,*张敬国 1,3,4[ ... ]汪礼敏 1,3
作者单位
摘要
1 1.中国有研科技集团有限公司金属粉体材料产业技术研究院, 北京 101407
2 2.北京有色金属研究总院, 北京 100088
3 3.有研粉末新材料股份有限公司, 北京 101407
4 4.重庆有研重冶新材料有限公司, 重庆 401431
半导体材料是现代科技发展和产业革新的核心, 随着高频、高压、高温、高功率等工况的日趋严峻及“双碳”目标的需要, 以新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等为代表的第三代半导体材料逐步进入工业应用。半导体产业的贯通以及市场规模的快速扩大, 导致摩尔定律正逐渐达到极限, 先进封装互连将成为半导体行业关注的焦点。第三代半导体封装互连材料有高温焊料、瞬态液相键合材料、导电胶、低温烧结纳米Ag/Cu等几个发展方向, 其中纳米Cu因其优异的导电导热性、低温烧结特性和良好的可加工性成为一种封装互连的新型方案, 具有低成本、高可靠性和可扩展性, 近年来从材料研究向产业链终端应用贯通的趋势非常明显。本文首先介绍了半导体材料的发展概况并总结了第三代半导体封装互连材料类别; 然后结合近期研究成果进一步围绕纳米Cu低温烧结在封装互连等电子领域中的应用进行重点阐述, 主要包括纳米铜粉的粒度、形貌、表面处理和烧结工艺对纳米铜烧结体导电性能和剪切性能的影响; 最后总结了目前纳米铜在应用转化中面临的困境和亟待解决的难点, 并展望了未来的发展方向, 以期为低温烧结纳米铜领域的研究提供参考。
半导体 封装互连 低温烧结 纳米铜 综述 semiconductor packaging interconnections low-temperature sintering nano-Cu review 
无机材料学报
2023, 39(1): 17
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司 第二十九研究所, 成都610029
2 微波光子技术四川省重点实验室, 成都610029
针对传统微波光子产品通道数多、体积和功耗大、集成度低的问题, 设计了一种基于微波光子混合集成封装技术的超紧凑封装光/电转换阵列模块, 通过将光子器件、微波芯片、可调衰减芯片、电路系统封装入一个壳体内, 可以在超紧凑空间内实现光/电转换、信号放大、衰减可调和均衡等多项功能。测试结果表明: 该模块在2~18 GHz频段光电响应度较高, 大于0.8 A/W; 6个通道的S21的平均值为-3.5 dB, 每个通道的平坦度在±1.5 dB以内, 通道隔离度大于55 dB, 且驻波反射小于1.7。
微波光子 混合集成封装 光/电转换 数控衰减 光耦合 microwave photonic, hybrid integrated packaging, o 
光通信技术
2023, 47(6): 0061
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
针对采用10号钢为基材的K1-5型外壳的芯片裂纹问题, 对其共晶应力进行了仿真, 并尝试对工艺过程进行仿真优化。结果表明, 无论采用何种缓慢或快速的散热方式, 都不能从根本上改变10号钢与Si芯片因热膨胀系数的巨大差异而导致的热应力。通过比较三种不同的管壳材料可知, 以可伐材料为基体的K1-5管壳的共晶热应力最低, 为316 MPa, 而以10号钢为基体的热应力最高, 为19 800 MPa, 远远超出了硅芯片的极限断裂强度544 MPa。根据应力的基本理论, 可伐与Si芯片的热膨胀系数的差异最小, 无氧铜次之, 而10号钢为最大, 这也是以10号钢为基体的K1-5管壳在共晶时芯片开裂的根本原因。将管壳基材更换为可伐材料, 仿真分析和实际试验结果均证明该管壳能够有效解决芯片开裂的问题。
微电子封装 共晶贴片 热应力 芯片开裂 microelectronic packaging eutectic die attach thermal stress chip crack 
微电子学
2023, 53(5): 930
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
军用陶瓷或金属封装中的共晶烧结芯片贴装工序存在的主要问题是, Sn基焊料极易氧化形成Sn2O、SnO2等氧化物, 在共晶过程中不断堆积在焊料表面, 形成焊料表面悬浮颗粒, 造成PIND失效。文章基于氧化膜破裂理论, 通过对当前使用的共晶烧结氮气保护的结构进行改进, 采用小型半密闭腔体的方式实现了局部高纯度氮气保护环境。在共晶烧结贴片过程中, 氧化膜破裂融入焊料体内, 同时因氧化膜破裂而流出的熔融焊料在良好的氮气保护环境下形成新的光亮圆润的焊料表面, 有效减少了焊料表面悬浮氧化物颗粒。统计数据表明, 该改进研究有效降低了PIND失效率和成品筛选电路的成本损失; 该改进实现了共晶烧结贴片焊料表面极少产生悬浮氧化物颗粒, 极大地降低了可动颗粒导致的电路短路、断路等误动作的危害性和可靠性风险。
微电子封装 共晶烧结 氮气保护 microelectronic packaging eutectic die attach nitrogen protection 
微电子学
2023, 53(3): 542
作者单位
摘要
1 中科渝芯电子有限公司, 重庆 400060
2 集成电路与微系统全国重点实验室, 重庆 400060
3 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
相比于硅, SiC材料因具有宽禁带、高导热率、高击穿电压、高电子饱和漂移速率等优点而在耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件中得到了广泛应用。传统的引线键合是功率器件最常用的互连形式之一。然而, 引线键合固有的寄生电感和散热问题严重限制了SiC功率器件的性能。文章首先介绍了硅功率器件的低寄生电感和高效冷却互连技术, 然后对SiC功率器件互连技术的研究进行了综述。最后, 总结了SiC功率器件互连技术面临的挑战。
碳化硅 功率器件 封装 硅材料 SiC power device packaging Si material 
微电子学
2023, 53(3): 465
唐新悦 1,2洪敏 1,2罗婷 1,2陈仙 1,2[ ... ]张正元 1,2
作者单位
摘要
1 集成电路与微系统全国重点实验室, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
柔性电子技术在近些年得到了快速发展, 越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路, 但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化, 并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎, 导致芯片性能退化甚至失效。因此, 超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下, 文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展, 介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术, 并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望, 为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。
柔性电子 超薄芯片 芯片减薄 柔性封装 flexible electronic ultra-thin chip chip thinning flexible packaging 
微电子学
2023, 53(4): 695
于圣杰 1冯健 1张新 1肖垚 2[ ... ]佟存柱 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 苏州长光华芯光电技术股份有限公司,江苏 苏州 215163
报道了基于半导体碟片激光倍频实现的高功率青色(蓝绿光)激光,连续输出功率可达到4.8 W。通过半导体碟片热管理优化和金刚石热沉预金属化,获得了最大功率为22.5 W、光-光转换效率为42.7%的980 nm基频光输出。通过V型腔LBO(LiB3O5)晶体倍频实现了4.8 W 490 nm激光输出,总的光-光转换效率为15.4%,单位泵浦面积产生的蓝绿光光强为3.8 kW/cm2
激光器 半导体碟片激光器 封装工艺 光泵浦 腔内倍频 
中国激光
2023, 50(23): 2301004

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