1、封装技术简介:a.封装的必要性:裸芯片与布线板实现微互联后,需要通过封装技术将其密封在塑料、玻璃、金属或陶瓷外壳中,以确保半导体集成电路芯片在各种恶劣条件下正常工作,狭义的封装(packaging)即指该工艺过程;b.各种封装技术及其特征:■单芯片封装的各种封装形式:气密封装型—金属外壳封接型、玻璃封接型、钎焊封接型非气密封装型—传递模注塑封装型、液态树脂封装型、树脂块封装型;■MCM的各种封装法及其特征比较:气密性封装(hermetic sealing)—低熔点玻璃封接法、钎焊封接法、缝焊封接法、激光熔焊法;非气密性封装(nonhermetic sealing)—树脂封装法(注型法casting 涂布法coating 浸渍法dipping 滴灌法potting 流动浸渍法)■评估封装特征及效果的项目:拆装返修性、耐湿性、耐热性、耐热冲击性、散热性、耐机械冲击性、外形形状尺寸的适应性、大型化、价格、环保特性;2、非气密性树脂封装技术:a.传递模注塑封技术:■模注树脂成分及特性:填料filler约70%、环氧树脂约18%以下、固化剂约9%以下、此外还有触媒(固化促进剂)、耦合剂、脱模剂、阻燃剂、着色剂等添加剂,其总量一般控制在3%~7%;■填充料及添加剂对模注树脂特性的影响:可加入的填充料有晶态SiO2,α-Al2O3、熔凝SiO2(非晶态SiO2或石英玻璃)。
它们对热膨胀系数、耐焊性、耐裂纹性等均有很大的影响;■传递模注装置、模具及传递模注工艺:基本工艺如下:插入并固定芯片框架—料饼投入—树脂注入、硬化—取出模注好的封装体—160~180度数小时高温加热使聚合完全;■模注树脂流速及粘度对Au丝偏移(冲丝)的影响:封装树脂在型腔内流动会造成微互联Au丝的偏移,偏移量同封装树脂在型腔内的流速及封装树脂在型腔内粘度有关,为了减小冲丝现象,应降低树脂的粘度,并控制封装树脂尽量缓慢地在型腔内流动;b.各种树脂封装技术:■涂布(coating)法:用毛刷蘸取液态树脂,在元件上涂布,经加热固化完成封装;■滴灌(potting)法:将液态树脂滴于元件上,经加热固化完成封装;■浸渍(dipping)法:将元件在液态树脂中浸渍,当附着的树脂达到一定厚度时加热固化;■注型(casting)法:将元件置于模具中,注入液态树脂,加热固化制成封装模块;■流动浸渍法(粉体涂装法):将预加热的元件浸入流动的粉体中,使附着的粉体达到一定厚度,加热固化;c.树脂封装中湿气浸入路径及防止措施:树脂封装的可靠性决定于封装材料、封装材料的膜厚及添加量。树脂材料为有机物,都或多或少存在耐湿气较差的问题,树脂封装中湿气的来源主要有三条:■树脂自身的吸湿性;■树脂自身的透水性;■通过树脂与作为模块基板的多层布线板之间的间隙,以及通过封装与MCM引脚等之间的间隙发生的渗漏;d.树脂封装成形缺陷及防治措施:塑封成形的质量 由三个方面因素决定的,即塑封料性能,其中包括应力、流动性、脱模性、弯曲强度、弯曲模量、胶化时间、粘度等;模具,包括浇道、浇口、型腔、排气口设计与引线框设计的匹配程度等;工艺参数,主要是和模压力、注塑压力、模具温度、固化时间、注塑速度、预热温度等。
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哈尔滨工业大学电子封装技术专业于2007年获得教育部批准建立,于2008年正式列入国家普通高等学校招生目录[专业代码:080214S],将同时于哈尔滨本部校区和威海校区招生。
电子封装是将微元件组合及再加工构成微系统及工作环境的制造技术。如机械制造业将齿轮、轴承、电动机等零部件组装制造成机床、机器人等机械产品,建筑业由水泥、砖头、钢筋建造成楼房和桥梁,电子封装用晶片、阻容、MEMS等微元件制造电子器件、手机、计算机等电子产品。
电子封装是基础制造技术,各类工业产品(家用电器、计算机、通讯、医疗、航空航天、汽车等)的心脏部分无不是由微电子元件、光电子元件、射频与无线元件及MEMS等通过电子封装与存储、电源及显示器件相结合进行制造。 电子封装是一门新兴的交叉学科,涉及到设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多学科领域。
电子工业的飞速发展,从原子、纳米、微米到宏观尺度的微加工对最尖端科学技术的渴望都使这门学科的研究与教育充满挑战。
电子封装技术专业于2007年获得教育部批准建立,于2008年正式列入国家普通高等学校招生目录[专业代码:080214S],将同时于哈尔滨本部校区和威海校区招生。
电子封装是将微元件组合及再加工构成微系统及工作环境的制造技术。如机械制造业将齿轮、轴承、电动机等零部件组装制造成机床、机器人等机械产品,建筑业由水泥、砖头、钢筋建造成楼房和桥梁,电子封装用晶片、阻容、MEMS等微元件制造电子器件、手机、计算机等电子产品。
电子封装是基础制造技术,各类工业产品(家用电器、计算机、通讯、医疗、航空航天、汽车等)的心脏部分无不是由微电子元件、光电子元件、射频与无线元件及MEMS等通过电子封装与存储、电源及显示器件相结合进行制造。
电子封装是一门新兴的交叉学科,涉及到设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多学科领域。电子工业的飞速发展,从原子、纳米、微米到宏观尺度的微加工对最尖端科学技术的渴望都使这门学科的研究与教育充满挑战。
2000年世界制造业出现了革命性的转折,全世界IT及微系统制造业的产值首次超过了传统工业的总产值,人类开始进入信息化社会。党的十七大确立的我国社会建设的模式,首次在工业化、城镇化、市场化、国际化的方针上加入了信息化,大部制改革中建立了工业与信息化部。中国也开始跨入信息化社会。
我国正在成为世界电子制造的大国,要成为电子制造的强国,需要更多创新型、国际化的专业人才。电子封装技术专业期望为我国电子信息产业的发展作出重要的贡献。
一、生产工艺 a)清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。
b)装架:在led管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。
LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)d)封装:通过点胶,用环氧将LED 管芯和焊线保护起来。
在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。
e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。
g)装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h)测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。
2.包装:将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好led芯片,并且起到提高光取出效率的作用。
关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED封装形式LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。
按封装形式分类有Lamp-LED、led TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程 a)芯片检验 镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整. b)扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。
我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。
c)点胶 在led支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。
对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光led芯片,采用绝缘胶来固定芯片。) 工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。
由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 d)备胶 和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在led背面电极上,然后把背部带银胶的led安装在led支架上。
备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。 e)手工刺片 将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。
手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品. f)自动装架 自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在led支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将led芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。
在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对led芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。
g)烧结 烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。
根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。
银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。
h)压焊 压焊的目的将电极引到led芯片上,完成产品内外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。
右图是铝丝压焊的过程,先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。
压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。
(下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观照片,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量。)我们在这里不再累述。
i)点胶封装 LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。
设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验)如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。
手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。
j)灌胶封装 Lamp-led的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在led成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的led支架,放入烘箱让环氧固。
微电子制造科学与工程概论、电子工艺材料 、微连接技术与原理、电子封装可靠性理论与工程、电子制造技术基础、电子组装技术、半导体工艺基础、先进基板技术 专业介绍: 概述 电子封装技术是一门新兴的交叉学科,涉及到设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多学科领域。
部分开设院校将其归为材料加工类学科。 培养目标 本专业培养适应科学技术、工业技术发展和人民生活水平提高的需要,具有优良的思想品质、科学素养和人文素质,具有宽厚的基础理论和先进合理的专业知识,具有良好的分析、表达和解决工程技术问题能力,具有较强的自学能力、创新能力、实践能力、组织协调能力,爱国敬业、诚信务实、身心健康的复合型专业人才。
培养要求 本专业学生主要学习自然科学基础、技术科学基础和本专业领域及相关专业的基本理论和基本知识,接受现代工程师的基本训练,具有分析和解决实际问题及开发软件等方面的基本能力。 核心能力 1.具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及正确运用本国语言和文字表达能力; 2.具有较强的计算机和外语应用能力; 3.较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,掌握封装布线设计、电磁性能分析与设计、传热设计、封装材料和封装结构、封装工艺、互连技术、封装制造与质量、封装的可靠性理论与工程等方面的基本知识与技能,了解本学科前沿及最新发展动态; 4.获得本专业领域的工程实践训练,具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有初步从事与本专业有关的产品研究、设计、开发及组织管理的能力,具有创新意识和独立获取知识的能力。
DIP-----Dual In-Line Package-----双列直插式封装。插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。
PLCC-----Plastic Leaded Chip Carrier-----PLCC封装方式,外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。
PQFP-----Plastic Quad Flat Package-----PQFP封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在100以上。
SOP-----Small Outline Package------1968~1969年菲为浦公司就开发出小外形封装(SOP)。以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。
常见的封装材料有:塑料、陶瓷、玻璃、金属等,现在基本采用塑料封装。
按封装形式分:普通双列直插式,普通单列直插式,小型双列扁平,小型四列扁平,圆形金属,体积较大的厚膜电路等。
按封装体积大小排列分:最大为厚膜电路,其次分别为双列直插式,单列直插式,金属封装、双列扁平、四列扁平为最小。
两引脚之间的间距分:普通标准型塑料封装,双列、单列直插式一般多为2.54±0.25 mm,其次有2mm(多见于单列直插式)、1.778±0.25mm(多见于缩型双列直插式)、1.5±0.25mm,或1.27±0.25mm(多见于单列附散热片或单列V型)、1.27±0.25mm(多见于双列扁平封装)、1±0.15mm(多见于双列或四列扁平封装)、0.8±0.05~0.15mm(多见于四列扁平封装)、0.65±0.03mm(多见于四列扁平封装)。
双列直插式两列引脚之间的宽度分:一般有7.4~7.62mm、10.16mm、12.7mm、15.24mm等数种。
双列扁平封装两列之间的宽度分(包括引线长度:一般有6~6.5±mm、7.6mm、10.5~10.65mm等。
四列扁平封装40引脚以上的长*宽一般有:10*10mm(不计引线长度)、13.6*13.6±0.4mm(包括引线长度)、20.6*20.6±0.4mm(包括引线长度)、8.45*8.45±0.5mm(不计引线长度)、14*14±0.15mm(不计引线长度)等。在详细的情况,就联系¥8859¥5934吧,他们的知识量很丰富的!
电子封装技术是一门新兴的交叉学科,涉及到设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多学科领域。
部分开设院校将其归为材料加工类学科。开设课程微电子制造科学与工程概论、电子工艺材料 、微连接技术与原理、电子封装可靠性理论与工程、电子制造技术基础、电子组装技术、半导体工艺基础、先进基板技术核心能力1.具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及正确运用本国语言和文字表达能力;2.具有较强的计算机和外语应用能力;3.较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,掌握封装布线设计、电磁性能分析与设计、传热设计、封装材料和封装结构、封装工艺、互连技术、封装制造与质量、封装的可靠性理论与工程等方面的基本知识与技能,了解本学科前沿及最新发展动态;4.获得本专业领域的工程实践训练,具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有初步从事与本专业有关的产品研究、设计、开发及组织管理的能力,具有创新意识和独立获取知识的能力。
微电子制造科学与工程概论、电子工艺材料 、微连接技术与原理、电子封装可靠性理论与工程、电子制造技术基础、电子组装技术、半导体工艺基础、先进基板技术
专业介绍:
概述
电子封装技术是一门新兴的交叉学科,涉及到设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多学科领域。部分开设院校将其归为材料加工类学科。
培养目标
本专业培养适应科学技术、工业技术发展和人民生活水平提高的需要,具有优良的思想品质、科学素养和人文素质,具有宽厚的基础理论和先进合理的专业知识,具有良好的分析、表达和解决工程技术问题能力,具有较强的自学能力、创新能力、实践能力、组织协调能力,爱国敬业、诚信务实、身心健康的复合型专业人才。
培养要求
本专业学生主要学习自然科学基础、技术科学基础和本专业领域及相关专业的基本理论和基本知识,接受现代工程师的基本训练,具有分析和解决实际问题及开发软件等方面的基本能力。
核心能力
1.具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及正确运用本国语言和文字表达能力;
2.具有较强的计算机和外语应用能力;
3.较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,掌握封装布线设计、电磁性能分析与设计、传热设计、封装材料和封装结构、封装工艺、互连技术、封装制造与质量、封装的可靠性理论与工程等方面的基本知识与技能,了解本学科前沿及最新发展动态;
4.获得本专业领域的工程实践训练,具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有初步从事与本专业有关的产品研究、设计、开发及组织管理的能力,具有创新意识和独立获取知识的能力。
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