第一讲电子封装

第一章电子封装技术概述1。电子封装工程的定义和范围1.1定义1.2范围1.3功能1.4分类2。技术主题2.1信号的高速传输2.2高效冷却2.3致密化2.4防止电磁波干扰技术。第一章电子封装技术概述。3.从电子封装技术到电子封装工程3.1电子封装技术的体系和范围3.2电子封装工程的主要课题3.3电子封装材料3.4国内外电子封装发展现状，电子封装工程的定义封装概念和“封装”的由来：在真空电子管时代，“组装”把电子管和其他器件安装在管座上形成电路设备50多年前，三极管出现了， 30多年前，诸如集成电路之类的半导体元件出现了，因为一方面，半导体元件体积小而柔软，另一方面，它们具有高性能、多功能和多种规格。 为了充分发挥其功能，需要加强、密封和膨胀，以实现与外部电路的可靠电连接，并获得有效的机械和绝缘保护。这导致了“封装”概念的发展，电子封装的发展流程图，电子封装工程的定义半导体器件制造工程，以及半导体器件制造的预处理工程：从整个硅晶片开始，经过薄膜制造、氧化和扩散的重复过程，包括光刻和光刻等。半导体元件保护电极，例如三极管、集成电路等。并且开发材料的电子功能以实现所需的元件特性。电子封装工程的定义-半导体器件制造工程、后半导体器件制造工程：从硅片上一个一个切割下来的芯片开始，进行芯片安装、固定、键合、塑封、引出连接端子、印刷检验等过程。以完成作为器件和元件的封装体，从而确保元件的可靠性并便于与外部电路的连接。前项目和后项目的划分以切割成芯片的硅片为界，从半导体和电子元件到电子机器设备图纸，以及电子封装工程的定义狭义封装。狭义封装完成了在框架或衬底上排列、固定和连接半导体元件和其他组成元件，引出连接端子，通过塑料绝缘介质封装和固定，在背面投影中形成完整的三维结构的过程。上图所示的封装项目是指将封装体与基板连接固定，并将封装体组装成一个完整的系统或电子机械设备，以保证整个系统的综合性能的项目。电子封装工程的定义广义的封装工程、广义的电子封装工程、狭义的封装工程、真正的封装工程和衬底技术的总和，将把半导体和电子器件的电子和物理功能转化为适合机器或系统的形式，使它们为人类社会服务，统称为电子封装工程。电子封装工程的定义是基于特征尺寸的大小、电子封装工程的四级图和封装的狭义：从半导体芯片到50微米工程领域，封装体与衬底的四级连接构成了电子封装工程。随着半导体大规模集成电路技术的发展和电子机械设备向轻量化、小型化、多功能方向发展，电子封装工程的定义和电子封装工程的各个方面对电子封装工程提出了越来越高的要求。例如，超高性能、薄型小型化、多端子引线、高频、大功耗、高可靠性等。这意味着电子封装项目涉及到越来越多的scie领域电子封装技术及相关技术和工业领域的组成。第一章电子封装技术概述。1.电子封装工程的定义和范围1.1定义1.2范围1.3功能1.4分类2。技术主题2.1信号的高速传输2.2高效冷却2.3高密度2.4防止电磁波干扰技术。电子封装工程范围。电子封装属于复杂系统工程技术。四项基本技术：薄膜和厚膜技术、衬底技术、微连接技术、密封和封装技术以及由此产生的各种技术问题。从材料上讲，它涉及各种类型的材料，例如焊丝框架、焊剂、金属超细粉末、玻璃超细粉末、陶瓷粉末、表面活性剂、有机粘合剂、有机粘合剂、金属浆料、导电填料、光敏树脂、热固性树脂、聚酰亚胺膜、光敏浆料、导体、电阻器、介质和各种功能性薄膜厚膜材料等。在设计、评估和分析技术方面，涉及薄膜特性、电气特性、热特性、结构特性和可靠性等的分析、评估和检测。电子封装工程的范围，电子元件的轻、薄、短、小和高性能，以及芯片向高集成度、高频率和超高数量的1/O端子发展，对电子封装提出了越来越高的要求。包括：待封装的引脚栅(引线)越来越多，引脚间距越来越小，封装厚度越来越薄，封装面积越来越小，封装体在衬底上的面积比例越来越大，增加了封装工艺的难度，同时对电路系统(如计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助制造系统)以及制造和生产设备等提出了更严格的要求。设计系统、制造和生产设备的进步极大地促进了电子封装。在电子封装的各个阶段，电子封装工程的范围被划分为多个层次。以超级计算机和综合业务数字网系统为例。每个组装阶段的设备组成级别为：1级是指半导体集成电路封装(芯片)。半导体制造商为系统用户的特殊要求提供的特殊芯片可以更准确地称为无封装裸芯片。确保芯片的质量非常重要，以确保芯片的功能满足要求并具有足够高的初始合格率。电子封装工程的范围分为两个层次，包括：单芯片封装：封装单个裸芯片，多芯片组件：在多层基板如陶瓷上装载多个裸芯片，进行气密封装(MCM):在多层互连基板上封装多个质量有保证的好管芯和其他组件，形成具有组件或系统功能的多芯片组件。随着集成电路封装的高速和高集成度，与单芯片封装相比，多芯片封装具有更高的封装密度，能够更好地满足电子系统小型化的要求。电子封装工程范围级划分为两级，包括单个芯片封装、用于封装单个裸芯片的多芯片组件、装载在诸如陶瓷等多层基板上的多个裸芯片、以及气密封装(MCM)，其中如果多个单个芯片以DIP模式封装在印刷电路板上，则元件之间的布线太长，布线的分布和布线的电阻导致延迟和信号损失， 难以发挥集成电路封装高速、高集成度优势的MCM技术是电子封装的发展趋势，电子封装工程的范围分为三个层次。 这三个层次指的是形成板或卡的组装过程。已经完成第二级的多个单芯片封装和多芯片组件实际上安装在多层基板上，例如印刷电路板。插头端子布置在基板周围，用于与主板和其他板或卡电连接。这4个级别称为单元组装。完成第三级的多个板或卡通过板或卡上的插入端子被装载在称为母板的大印刷电路板上，以形成单元组件。一、电子封装工程的范围一级划分，五级是指多个单元形成一个框架，该单元又多个框架并排设置，框架之间通过导线或电缆连接，形成大型电子设备电子封装工程。一般来说，在大型电子设备电子封装项目中，1级为0级封装，2级为1级封装，3级为2级封装，4、5、6级为3级封装。电子封装项目所涉及的技术、材料和工艺范围，芯片封装基板安装基板安装到电子机械设备或系统上，可以根据封装所涉及的几何尺寸进行划分。零尺寸：通过点的结合来实现导电，例如引线连接的结合点、倒装芯片接触、回流焊接结合点等。一维：电连接是通过金线或金线实现的，如键合线、负载线、电极线、电源线、地线、信号线等。面对面，二维：通过密封实现面与面的紧密接触，确保固定、密封、传热等。例如，导电膏所扮演的角色、典型的平面(球栅)阵列封装结构、电子封装工程所涉及的技术和材料范围、电子封装工程所涉及的技术、材料和工艺范围、本体、三维：塑料绝缘介质的成型、密封、压入等。通过封装来集成芯片、中间板(或基板)、电极引线等。以形成起密封、传热、应力松弛、保护等作用的三维包装体。狭义上，封装指的是这种工艺块和多维：指的是带有电极引线端子的封装。块和基板之间的连接是实际安装。实际的安装方法包括引脚插入型(如DIP)、平面阵列引脚插入型(如PGA)、表面安装型(如QFP)、平面阵列表面安装型(如BGA)和其他板。三维：指半导体集成电路封装、分立元件(如左、中、右)以及变压器和其他元件实际安装在其上的电路板。通过插入、机械固定等方式将板安装到系统或完整的机器中。电子封装工程所涉及的技术、材料和工艺范围在电子封装工程中的含义、术语以及粘接、连接、密封、封装、实际安装和安装等术语上不统一。同一个术语指不同的内部客户，同一个内部客户用不同的术语包装：指上述形成“身体”的过程。或者是指包装体本身的包装技术：从点、线、面到构件体的整个过程和技术“实装”是指上述本体与板材之间的连接过程和技术。电子封装工程包括上述所有方面。第一章电子封装技术概述。1.电子封装工程的定义和范围1.1定义1.2范围1.3功能1.4分类2。技术主题2.1信号的高速传输2.2高效冷却2.3高密度2.4防止电磁波干扰的技术，电子封装的功能，电子封装的功能，芯片电气特性的维护功能：主要功能，PKG的快速进步，正是为了充分保持芯片的固有特性。芯片的保护功能是保护芯片的表面和连接引线，从而保护在电气或物理方面相当脆弱的芯片免受外力破坏和外部环境的影响。PKG是半导体器件的外边缘，是芯片和真实衬底之间的界面应力松弛函数：通过PGK，芯片的热膨胀系数与衬底的热膨胀系数相匹配，并与外部环境隔离。减轻了外界环境变化如热量引起的应力和芯片自身发热引起的应力，从而防止芯片损坏和失效。DIP在PKG技术中仍被广泛用于保持芯片的电气特性。芯片用金浆固定在陶瓷基座上。气相沉积铝的铁/镍系金属引线端子的一端通过铝引线键合连接到芯片电极，另一端延伸到PKG以外用于chi可靠性试验：主要用于密封玻璃(焊接热循环过程中出现裂纹？防止热膨胀不匹配？)，第一章电子封装技术概述，1、电子封装工程的定义和范围1.1定义1.2范围1.3功能1.4分类2、技术主题2.1高速信号传输2.2高效散热2.3高密度2.4防电磁干扰技术，电子封装分类，发展极其迅速，种类繁多，结构多样，发展变化。有许多分类方法。它们可以根据芯片装载方法(1级封装)、衬底类型密封方法PKG的形状、结构和尺寸(2级封装)、芯片装载方法(1级封装)和芯片装载方法(1级封装)来分类。根据芯片上具有电极的一侧相对于装载基板是朝上还是朝下：倒装芯片(flip-chip)根据芯片的电连接模式分为无引线键合倒装芯片键合TAB(自动键合带)和微机械键合，并根据芯片(初级封装)的装载模式进行分类，引线键合模式分别在两个端子处用极细的引线如金、铝、铜(直径通常为35微米，功率元件通常为数百微米)进行键合和连接。无需对终端进行预处理，定位精度高，被广泛用作通用连接方式。缺点：需要焊接多个端子，运行速度慢的导线必须向上或向下转动，需要一定的高度，不利于薄型封装。根据芯片加载模式(主封装)进行分类。在无引线键合模式下，大规模集成电路芯片电极(铝电极)应经过预处理，通过中间阻挡金属层形成半球形凸点(焊盘)，并应附着金、铜和其他凸点。倒装芯片微互连时，凸点直接与衬底上相应的布线电极接触，一次完成键合。根据芯片装载方法(初级封装)、TAB焊接方法进行分类。芯片被装载在一个有机胶带上，导线被预先放置在胶带上。适用于薄型高密度包装，便于自动化操作。根据基板的类型，基板的功能：装载和固定电子元件，并利用形成在电子元件表面或内部的电路图案进行电路连接，同时具有绝缘、导热、隔离和保护元件的功能。电子封装不断向小尺寸、细引线间距、三维、高频、高功率密度等方向发展，对基板提出了越来越高的要求。不同的封装类型总是对应于不同类型的衬底。从材料上看，它可以分为有机基质和无机基质。从结构上来说，它可以分为单层(包括柔性带基材)、双层、多层、复合基材等。根据密封或封装方法，半导体元件的密封或封装方法分为：气密密封树脂封装的密封和封装目的：与温度、湿度、大气等外部环境隔离。以保护和电绝缘，同时实现向外散热和应力松弛。一般来说，气密包装是非常可靠和昂贵的。目前，由于包装技术和材料的发展，树脂包装占据了绝对优势。在一些特殊领域，气密包装是必不可少的。根据密封或封装方法，半导体元件的密封或封装方法分为：气密密封树脂封装的密封和封装目的：与温度、湿度、大气等外部环境隔离。以保护和电绝缘，同时实现向外散热和应力松弛。一般来说，气密包装是非常可靠和昂贵的。目前，由于包装技术和材料的发展，树脂包装占据了绝对优势。在一些特殊领域，气密包装是必不可少的。按照PKG的形状、大小、结构分类，按照形状，主要按照PKG接线端子的排列进行分类。根据PKG的发展顺序，有几个主要类别，如国际保护部、职业高尔夫球协会。QFP，英国地质调查局。中央支助方案等.根据包装材料和包装装置的包装结构的分类，我国大多采用包装材料、包装装置和包装结构的分类方法.根据包装材料和包装装置的包装结构的分类，我国大多采用包装材料、包装装置和包装结构的分类方法。根据封装材料和封装器件的封装结构的分类，我国大多采用根据封装材料、封装器件和封装结构的分类方法，根据封装材料和封装器件的封装结构的分类，我国大多采用根据封装材料、封装器件和封装结构的分类方法，根据我国电子封装的发展水平(直到20世纪90年代中期)，1956年的金属封装和第一个晶体管，1965年开始的金属封装和第一个实用集成电路来促进金属封装的发展。先使用TO型封装，然后是干板直接插入型、浅腔直接型和平干型封装，引脚数范围为381012141624283234426892。基本工艺仍然是金属-玻璃封接工艺。中国电子封装的发展水平(截至20世纪90年代中期)如下：(1)金属封装精度高，尺寸严格，金属零件主要是冲压和挤压。它便于大规模生产，价格低廉，性能优良，易于放置芯片，应用灵活，仍广泛用于晶体管和混合集成电路。目前，许多微封装电路和多芯片模块也使用金属封装。中国电子封装的发展水平(截止到20世纪90年代中期)是(2)陶瓷封装是由于集成度、规模、封装引线数的要求20世纪60年代国际上发明的DIP具有优异的电学和热学性能和高可靠性。随着多层陶瓷技术的引入，中国在20世纪70年代初掌握了多层陶瓷技术，并发展了浸渍法和湿法工艺。目前，标准双列直插式封装已完全系列化，引脚数为4-64，引脚间距为2.54毫米。高性能和高可靠性集成电路领域仍占主导地位。我国电子