一种实时信号处理系统3D多芯片组件设计

摘要

本论文结合先进的LTCC工艺平台，开展了非制冷热像仪数字信号处理系统3D-MCM集成的工程化研究。
　　论文在介绍了3D-MCM-C集成工艺技术的基础上，分别从电路设计、版图设计、工艺制造和测试评价等方面对非制冷热像仪信号处理系统模块的研制进行了阐述。
　　该信号处理系统模块的硬件结构以DSP+FPGA为核心，其中浮点DSP电路TMS320C33主要进行图像的算法处理，FPGA电路EP1C12F256主要为系统提供逻辑控制信号，A/D电路THS1408用于图像信号的采集，经过处理的图像数据通过TLC5602电路实现PAL信号的输出。
　　版图设计将系统模块分割成A/D/A子系统、FPGA子系统和DSP子系统，采用Cadence APD设计软件，针对高速MCM设计进行信号完整性分析。工艺设计采用LTCC空腔基板与SMT微组装工艺实现三个子系统的2D-MCM部件，并将它们通过四周边的BGA焊球端子进行垂直互连，形成3D-MCM系统模块。测试评价主要包括对组装在MCM模块中的各种元器件进行性能和互连测试、对各子系统2D-MCM部件和整个3D-MCM模块进行功能测试。
　　本文设计和试制的非制冷红外成像实时信号处理系统模块通过基于2D-MCM垂直叠层形式实现了3D-MCM集成，具有体积小、封装效率高、可靠性好等特点。经装配到红外成像系统上测试，满足系统整机的功能性能要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景及意义

1．2 国内外研究状况

1．3 本论文主要研究内容和主要研究流程

1．3．1 主要研究目标和内容

1．3．2 技术指标要求

1．3．3 总体研究流程

2 3D-MCM集成工艺技术

2．1 MCM及其类别

2．2 MCM-C的基板制作工艺技术

2．2．1 LTCC基板加工工艺流程

2．2．2 LTCC加工重要工艺控制要求

2．3 MCM-C组封装工艺技术

2．3．1 MCM-C元器件安装工艺

2．3．2 MCM-C芯片互连工艺

2．4 MCM-C基板与封装的一体化

2．4．1 基本结构

2．4．2 封装工艺

2．5 MCM的三维叠层组装(3D-MCM集成)工艺

3 系统硬件电路构成和版图设计

3．1 非制冷热像仪信号处理系统硬件构成

3．1．1 DSP信号处理电路子系统

3．1．2 FPGA控制电路子系统

3．1．3 A／D／A电路子系统

3．2 非制冷热像仪信号处理系统结构和版图设计

3．2．1 结构设计

3．2．2 版图设计软件和设计流程

3．2．3 高速MCM设计的信号完整性

4 信号处理系统3D-MCM工艺设计和制造

4．1 2D-MCM加“腔体”结构的工艺集成

4．2 基于LTCC基板BGA器件微组装工艺研究

4．3 一体化空腔基板工艺研究

4．4 模块器件微组装和3D-MCM组装工艺研究

5 信号处理系统模块测试和应用技术研究

5．1 模块电路电参数测试

5．1．1 上层模块(AD／DA子系统模块)测试

5．1．2 中间层模块(FPGA子系统模块)测试

5．1．3 下层模块(DSP子模块)测试

5．1．4 整个模块测试

5．2 信号处理系统模块主要技术指标测试及其应用测试

6 结论

攻读学位期间获奖和发表论文情况

致谢

参考文献