《电子封装材料与工艺》
学习笔记
整理：Anndi QQMAIL: 1808976@https://www.doczj.com/doc/d34776737.html, 来源： 电子胶水学习指南（https://www.doczj.com/doc/d34776737.html,）
本人主要从事IC封装化学材料（电子胶水）工作，为更好的理解IC封装产业的动态和技术，自学了《电子封装材料与工艺》，貌似一本不错的教材，在此总结出一些个人的学习笔记和大家分享。此笔记原发在本人的“电子胶水学习指南”博客中，有兴趣的朋友可以前去查看一起探讨之！
前言及序言（点击链接查看之）---------------------------------1
第一章 集成电路芯片的发展与制造-------------------------2—3
第二章 塑料、橡胶和复合材料------------------------------4—8
第三章 陶瓷和玻璃------------------------------------------9—12
第四章 金属 -----------------------------------------------13—17
第五章 电子封装与组装的软钎焊技术----------------------18—27
第六章 电镀和沉积金属涂层--------------------------------28—30
第七章 印制电路板的制造----------------------------------31—36
第八章 混合微电路与多芯片模块的材料与工艺-------------37—45
第九章 电子组件中的粘接剂、 下填料和涂层---------------46—49
第十章 热管理材料及系统----------------------------------50—54
个人感慨---------------------------------------------------------54
第一章 集成电路芯片的发展与制造
1、原子结构：原子是由高度密集的质子和中子组成的原子核以及围绕它在一定轨道（或能级）上旋转的荷负电的电子组成（Neils Bohr于1913年提出）。当原子彼此靠近时，它们之间发生交互作用的形成所谓的化学键，化学键可以分成离子键、共价键、分子键、氢键或金属键；
2、真空管（电子管）：
a.真空管问世于1883年Edison（爱迪生）发明白炽灯时，1903年英格兰的J.A.Fleming发现了真空管类似极管的作用。在爱迪生的真空管里，灯丝为阴极、金属板为阳极；
b.当电子管含有两个电极（阳极和阴极）时，这种电路被称为二极管，1906年美国发明家Lee DeForest在阴极和阳极之间加入了一个栅极（一个精细的金属丝网），此为最早的三极管，另外更多的电极如以致栅极和帘栅极也可以密封在电子管中，以扩大电子管的功能；
c.真空管尽管广泛应用于工业已有半个多世纪，但是有很多缺点，包括体积大，产生的热量大、容易烧坏而需要频繁地更换，固态器件的进展消除了真空管的缺点，真空管开始从许多电子产品的使用中退出；
3、半导体理论：
a.在IC芯片制造中使用的典型半导体材料有元素半导体硅、鍺、硒，半导体化合物有砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）、磷化铟（InP）；
b.二极管（一个p-n结），当结上为正向偏压时可以导通电流，当反向偏压时则电流停止；
c.结型双极晶体管：把两个或两个以上的p-n结组合成一个器件，导致了晶体管的出现，晶体管是一种能够放大信号或每秒开关电流几十亿次的器件。最初的器件使用点接触穿入鍺半导体本体，随后的晶体管使用鍺作为半导体的结（双极）型晶体管，鍺这种半导体材料后来被硅所代替；（基极B 发射极E 集电极C）
d.场效应晶体管（FET）（源区、漏区、栅区）
e.结型场效应晶体管（JFET）:电子不穿过p-n结，而是从两个p型半导体之间形成所谓的n-沟道从源极向漏极流动，n-沟道作为晶体管的输出部分，而栅到源的p-n结是输入部分；
f.金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），它是以JFET晶体管同样的原理进行工作的，但使用
施加在内建电容器两端的输入电压来控制源极到漏极的电子流动
g.互补型金属氧化物半导体场效应晶体管：当两个MOSFET晶体管（一个是n-p-n型，另一个是p-n-p型）连接在一起时，这种组合结构叫做互补型MOSFET或互补型金属氧化物半导体场效应晶体管（CMOSFET），其优点是使电路简化（不需要负载电阻）、很低的功率耗散以及产生一个与输入信号反向的输出信号的能力；
4、集成电路基础：
一个集成电路（IC）芯片是把元器件连在一起的集合体，在一个单片半导体材料上制造出一个完整的电子电路。第一块IC的构思和建造应该归功于于Texas Instruments公司的Jcak Kilby在1958年的工作。每门的功率与特征尺寸呈线性变化，而每个芯片的功耗P却主要受到与特征尺寸二次方成反比的影响，如下式所示： P=f（频率，C，V2，门数），其中频率为时钟频率、 C为电容、V 为电压、门数为芯片面积/特征尺寸的平方；
5、集成电路芯片制造：
a.晶锭的生长与晶圆片的制备：硅的熔点1415℃，切克劳斯基（Czochralski CZ）法是最常用的生长硅锭的方法，晶锭的形状包括在籽晶端形成的一个很细的圆形缩颈（直径约3.0mm），然后是大的圆柱体和带有一个钝尾的端部，晶锭的长度和直径取决于轴的旋转、籽晶的提拉速度、硅熔体的纯度与温度等，晶锭的尺寸有多种多样，直径从3in（75mm）到12in（300mm），最长的长度约为79in（2m），晶锭的生长速率约为2.5~3.0in/h（63.5~76.2mm/h）。然后将硅晶锭切成晶圆片并进行磨边、抛光、打标等处理；
b.洁净度：净化间是按照1ft3（0.0283m3）空气中允许有多少直径在0.5um的颗粒物来分级的，一般可分为1级~100000级，例如1000级净化间是在1ft3空气中有1000个尺寸为0.5um的颗粒物，对于IC制造来说，净化间的范围在1级~1000级，主要取决于工艺的需要；
c.集成电路制造：
氧化→光刻→扩散→外延→金属化→钝化→背面研磨→背面金属化→电性能测试→管芯分割（详细情况可参看《芯片制造工艺制程实用教程》内相关笔记）
第二章 塑料、橡胶和复合材料
1、基础部分：
a.聚合物的定义：聚合物是由大量称之为单体的小分子连在一起形成的大分子，把这些单体连在一起所涉及的工艺称之为聚合，长分子链包括氧、氢、氮、碳、硅、氯、氟和硫等；
b.聚合物的类型：
■加聚物和缩聚物；
■线型、支化、晶体、非晶体、液晶共聚物、橡胶及聚合物合金；
■橡胶、热固性、热固性
c. 合成方式:本体聚合（MWD较宽）、溶液聚合、乳液聚合（MWD较窄）、悬浮聚合（MWD相对窄）。 MWD-分子量分布；
d.相关术语：
■塑料术语：B阶、NEMA标准、pH值、包封、表面电阻率、玻璃化转化点、薄膜粘接剂、储存寿命、触变、促进剂、催化剂、弹性模量、弹性体、低温流动（蠕变）、电容、电阻率、放热反应、放热曲线、工作寿命、功率因子、固化剂、固化时间、固化、灌注、化合物、加速剂、交联、介电常数（介电系数或电容率）、介电功率因子、介电强度、介电损耗角（介质相差）、介电损耗因子（介电损耗指数）、介电损耗、介电系数、介电相角、浸渍、晶态熔点、聚合、聚合物、绝缘电阻、抗弯模量、抗弯强度、老化、硫化、洛氏硬度、埋置、模塑、耐潮性、耐电弧性、耐电强度（介电强度或击穿强度）、粘度、凝胶、膨胀系数、起泡剂、热变形点、热导率、热封、热固性树脂、热熔粘接剂、热塑性树脂、溶剂、润湿、邵氏硬度、适用期、树脂、水解、塑料、损耗因子（损耗正切、近似功率因子）、碳氟化合物、体积电阻率（比绝缘电阻）、填料、烃、涂覆、维卡软化温度、吸湿、吸水率、橡胶、抑制剂、应变、应力、硬化剂、有机物、增韧剂、增塑剂、粘接剂、粘结强度、直接粘接、注塑；
■电绝缘性能术语：介电强度（数值越高绝缘性越好）、电阻和电阻率（数值越高绝缘性越好）、介电常数（对高频或功率用途，较低的介电常数最好）、功率因子和损耗因子（数值越低越好，表明系统的效率高，损耗小）、耐电弧性（越高越好）、相对击穿指数（CTI）；
2、热塑性塑料
a.丙烯酸树脂：供应商有Dupont、Dow chemical、Exxon、GE、ICI Acrylics、Asahi、BASF；
b.氟塑料：
■聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物（FEP）、全氟烷氧基（PFA）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）和聚氟乙烯（PVF）;
■用途：涂层、薄膜、套管、光纤和载带；
■供应商：ELF Atochem、Dupont、Dyneon、Creanova、Solvay、Ausimont；
c.酮树脂（醚键-O-， 酮键 R2-C=O）：
■聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）;
■用途：导线和电缆绝缘层以及连接器；
■供应商：Solvay、Shell、Victrex；
d.液晶聚合物（LCP）：
■Xydar（Solvay Advanced Polymers，LLC）、Vectra（Ticona Corp.）、Zenite（E.I.Dupont de Nemours&Co.）；
■用途: 模塑高精度的复杂零件、片式载体、插座、连接器、PGA、线圈和继电器壳体；
e.尼龙（聚酰胺）（-CONH-）：
■已有12种不同类型尼龙、10种是脂肪族的、2种是芳香族的。除此之外还有Nomex[(聚)1，3-亚苯基间苯二甲胺]和Kevlar[（聚）1,4-亚苯基对苯二甲胺];
■用途：板卡导槽、连接器、接线盒、天线架、线圈和插头；
■供应商：Honeywell、Quadrant、Dupont、Elf Atochem、Bayer；
f.聚酰胺-酰亚胺（-CONH- -CONCO-）
模塑制品的应用包括电子连接器和喷气发动机分量发电机零件，溶液形式聚合物用于漆包线和各种电子应用，供应商包括Quadrant和Solvay）；
g.聚酰亚胺（-CONCO-）: Kapton、Vespel、Pyralin、PyreML
h.聚醚酰亚胺：GE plastic的Ultem；
i.聚芳酯和聚酯：
■聚芳酯PA、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙 二醇酯PET、聚对苯二甲酸环己烷-二
甲酯PCT；
■用途：连接器、继电器壳体、线圈、开关和熔断器盖、灯座、线圈管、接线盒、插座、PGA、片式载体、表面安装元器件；
■供应商：Eastman、Honeywell、Bayer、Dupont、Dow Chemical、GE、Ticona、Creanova；j.聚碳酸酯：主要用于连接器、断路器盒和线圈，供应商包括Bayer、Dow Chemical和GE；
k.聚烯烃：主要用于导线和电缆的绝缘层，供应商包括Eastman、Quadrant、Honeywell、Elf Atochem、Dupont、Dow Chemical、Nova Chemical、Equistar；
l.聚苯醚（PPO）：Noryl和Prevex，用途包括计算机、连接器、熔线盒、继电器和母线绝缘； m.聚苯硫醚（PPS）:主要用于电连接器、线圈管、线圈、三通和端子板，供应商包括Chevron Phillips、GE、Ticona和Toyobo；
n.苯乙烯类聚合物：
Elf Atochem
■丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS、丙烯酸苯乙烯丙烯腈ASA、聚苯乙烯PS、苯乙烯-丙烯腈SAN、苯乙烯-丁二烯SB、苯乙烯-马来酸酐SMA;
■除电器壳体外，这些聚合物并不用于电气用途；
■供应商：Chevron Phillips、Elf Atochem、Bayer、Dow Chemical、GE、Creanova；
o.聚砜：聚砜、聚芳基砜和聚醚砜，用途包括印制电路基板、电视元器件、线圈、连接器和开关壳，供应商包括Solvay和BASF；
p.乙烯基树脂（-CH2-CHCL-）：
■聚氯乙烯PVC、聚偏二氯乙烯PVDC、氯化聚氯乙烯CPVC；
■用途：导线绝缘层、电缆外壳、套管和配管；
■供应商：BASF、Creanova、Eastman、Dow Chemical、Elf Atochem、Geon和Solvay；
q.热塑性聚合物合金和共混物：PPO/PS、Nylon/ABS、Nylon/橡胶、PPO/Nylon、ABS/PC、PPB/PBT、聚酯/橡胶、PC/PBT&PET、ASA/PC、PET/PBT、乙酸酯/橡胶、SMA/ABS、聚砜/ABS、PEEK/PES、PC/TPU、Nylon/PE;
3、热固性塑料：
a.烯丙基树脂（CH2-CH=CH2）：是基于邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）和间苯二甲酸二烯丙酯（DAIP）
单体和预聚物。主要用于在通讯、计算机和空间系统的连接器，绝缘开关、片式载体和电路板，主要供应商有 Cosmic Plastics和Rogers；
b.双马来酰亚胺(BMI):工作温度在200~232℃之间，以粉末或在极性溶剂中以溶液的形式销售，主要用于印制电路板基板；
c.环氧树脂：可以用环氧树脂配制得到保形涂层、粘接剂和清漆并在电气工业中用作线圈、连接器和片式载体以及作为印制电路板的集体树脂，供应商包括Dow Chemical、Vantico和Resolution Performance Products；
e.酚醛树脂：甲阶酚醛树脂（碱催化）和线性酚醛树脂（酸催化），用作片式载体、连接器、线圈以及印制电路板基板的基体树脂，供应商包括Durez、Plenco和Rogers；
f.聚酯（-COOR-）：用途包括线圈、端子板、连接器和壳体，供应商包括Bayer、Creanova、DSM、Dupont、Eastman Chemical、GE plastics、Honeywell和Ticona；
g.聚氨酯(-RNHCOOR-):氨基甲酸乙酯用作保形涂层来包封敏感的电子元器件，供应商包括Bayer、BASF和Dow chemical；
h.硅橡胶：是一种沿着聚合物链的主链硅、氧原子交替组成的聚合物，主要用于漆包线、层压板、套管和热缩性棺材、电子元件的密封、保形涂层和清漆，供应商包括Dow-Corning和GE silicones；
i.交联热塑性塑料：典型的能够交联的聚合物包括聚烯烃、氟塑料、乙烯基树脂、氯丁橡胶和硅橡胶，用途包括热套管、地下电缆绝缘层和微波绝缘；
j.氰酸酯树脂（-O-C-N）:应用于印制电路板的基板和天线屏蔽器结构，供应商包括Vantico； k.苯丙环丁烯(BCB):具有低的介电常数、低的吸水率、良好的热稳定性、高的粘接性和良好的平整度和耐化学性，供应商主要为Dow chemical；
4、橡胶：
a.橡胶的性能：橡胶区别于其他树脂的特性是它能够承受很大的变形（为未伸长时的5-10倍）并能够自然回复到原始的尺寸而不破环；
老化、蠕变、硬度、滞后、低温性能、抗撕裂性、抗拉强度、延伸率和弹性模量；
b.橡胶的类型：
NR 天然橡胶、聚异戊二烯
IR 合成聚异戊二烯
ABR 丁二烯芳基化合物
BR 聚丁二烯
CO 环氧氯乙烷橡胶
COX 丁二烯-丙烯亚硝酸酯
CR 氯丁二烯、氯丁橡胶
CSM 氯磺化聚乙烯
EPDM 二烯型三元乙丙胶
EPM 二元乙丙胶
FPM 氟化共聚物
IIR 异丁烯、异戊二烯共聚物、丁基橡胶
NBR 丁二烯-丙烯腈、丁腈橡胶、布纳N
PVC/NBR 聚氯乙烯与NBR
SBR 丁苯橡胶、GRS、布纳S
SI(FSI,PSI,VSI,PVSI) 硅橡胶
T 聚硫橡胶
PU 聚氨酯
c.热塑性橡胶（TPE）: 苯乙烯系嵌段共聚物、聚烯烃系TPO、橡胶合金、热塑性聚氨酯TPU、热塑性共聚多酯和热塑性聚酰胺；
5、聚合物的应用：
a.层压板（PWB）
b.模塑和挤出
c.注塑和灌注
d.粘接剂
e.有机涂层（MIL-I-46058指定了五类保形涂层：丙烯酸、环氧、聚氨酯、硅橡胶和对二甲苯聚合物，还能比考虑的有聚酰亚胺、邻苯二甲酸二烯丙酯、苯并环丁烯等）
第三章 陶瓷和玻璃
1、简介：
a.几乎所有的电子市场都能用到玻璃和陶瓷技术，在无线和微波频率范围内，采用低介陶瓷或玻璃基介质的低信号衰减电子数据传输是很常见的；
b.高介电常数的电绝缘陶瓷是蓄能电容器的重要组成部分，占有最大的市场；
c.随着电子工业的发展，铁氧体陶瓷的应用领域不断扩大，包括了电感器、变压器、永磁铁、磁-光器件、机械电子器件以及微波电子器件等；
2、用于微电子的陶瓷互连：陶瓷互连技术在设计灵活性、密度、可靠性方面独具优势，这些陶瓷材料本身固有优点使它成为高密度、高可靠应用的首选材料，陶瓷封装可分为以下几大类：(Si的热膨胀系数为3.5ppm，GaAs的热膨胀系数为7.5ppm)
a.薄膜：陶瓷基板上薄膜金属化的开发主要是利用了陶瓷基板高的电路密度、淀积和蚀刻金属的尺寸精确、高导热率及高机械稳定等特点（常用基板有高纯氧化铝、玻璃、多层陶瓷和磁性陶瓷；薄膜材料有金、银、铜、铝、TaN、T a2N、NiCr等；淀积方法有蒸发、溅射、电镀、化学气相沉积CVD等。）
b.厚膜：厚膜技术最简单的形式是利用丝网印刷技术在致密的陶瓷基板上淀积金属电路，在金属中添加玻璃和氧化物有助于金属在相对低的温度下（600~950℃）致密化和与基板粘接。（金属，介质、电阻及铁氧体浆料是由有机载体、金属或氧化物粉料及玻璃料组成的）
c.多层封装：多层陶瓷技术允许将多个电路安装在一个单独的气密封装中，这种包含埋置元件的结构，提供了在同一介质中建立带状线和微带线的方法，增加了设计的灵活性；
d.高温共烧陶瓷（HTCC）：流延生瓷带—冲切—冲孔—填充通孔—丝网印刷—叠层/层压—分离成形—共烧—镀镍—钎焊—镀NiAu；
e.低温共烧陶瓷（LTCC）：低温共烧陶瓷技术史以无机材料为基础，用作含有多个密集电路布线及组装电子元器件层的壳体材料，LTCC采用了高温共烧陶瓷和多层厚膜基板的技术和制造工艺，基本流程为下料—通孔成形—通孔填充—电路印刷—形成腔体—叠片—层压—烧结—后加工；
3、电容器：
电容器具有能量储存、电流阻断、电噪声过滤、高频调谐等功能（最初的莱顿瓶），1942年American Lava公司发现BaTiO3的铁电行为并广泛用于陶瓷电容器。
a.根据材料分类：聚合物薄膜电容器、电解电容器、钽电容器、云母电容器、陶瓷电容器、多层陶瓷电容器、厚膜电容器、薄膜电容器；
b.根据电容值及温度敏感性分类：1类电容器室温度和时间高度稳定，并具有低损耗的电容器（例如不老化），一般由钛酸盐或钽制成；2类电容器是容易受到温度、时间和频率影响的电容器，一般由较高介电常数的材料制成；
c.添加物的作用：一般来说介电性能随温度急剧变化是不实用的，通过添加能在其结构中形成固溶体的材料进行改性，通过施主离子及受主离子置换、晶格中氧空位之类的载流子存在等产生作用。
4、机电陶瓷：机电材料是一类引起关注的物质，他们具有从机械刺激产生电信号（无源器件）或者通电产生机械位移（有源器件）的能力。
a.压电材料：天然晶体石英、Rochelle盐、BaTiO3、钛酸铅、铌酸铅、PZT(锆钛酸铅)、聚偏氟乙烯等的压电效应；
b.铁电材料：铁电现象是由于偶极子相互作用并自发排列的结果，常见物质有BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(PZN)、(Sr,Ba)Nb2O6、PbNb2O6、LiNb2O6；
c.电致伸缩材料：最近开发的复杂钙钛矿结构导致了一类新的机电材料产生，即电致伸缩材料。纯电致伸缩材料是顺电荷中心对称的，也就是说，它们没有极轴，并且一般式立方结构，最有价值的电致伸缩材料是工作温度高于或接近转变温度的铁电材料，这种电致伸缩效应是一种二级现象，凭借外电场会导致材料晶格扭曲和机械扭曲；
d.机电材料：“硬”压电材料，在转变温度以下工作性能很好，其压电相高温稳定，并按照高矫顽力合最小畴壁运动来配制，这种材料是最常见的机电材料，常用于无源和有源声纳和许多需要高矫顽力及稳定响应的商业应用中；
e.机电材料的应用：机电材料能为电能和机械能之间提供一种耦合，尽管其机械位移相当小，但这些材料却能产生相当大的电能和机械能：丰田电子调制悬挂系统(TEMS)、水声发射器、声纳发射器、医学成像用超声波换能器等等；
5、电光材料:简单的说电光效应就是一种随外加电场变化的光学特性，也就是折射率随外加电场变化。这种折射率变化相当小，但足以调制透射光的相位和强度。
a.电光效应就是电场诱发的各向异性，折射率和外加电场是一种非线性关系（Kerr效应）；线性电光效应（Pockels效应）
b.材料：所有的电光材料都是铁电物质，也就是说，它们在Tc以下会自发极化，PLZT合成物，透明度也是电光材料的一个关键需要；
c.应用：电光行为可分为三类：记忆、线性、二次方关系，应用于光学快门、电光薄膜器件、光学储存和显示应用；
6、磁性陶瓷：磁性陶瓷不同于磁性金属之处在于它们是具有低磁矩、高电阻及性能与微观结构密切相关的氧化物。一些类型的磁性陶瓷、铁磁体及亚铁磁体材料呈现出剩余感应行为。
a.尖晶石：一般化学式为MFe2O4，尖晶石晶体结构中每个晶胞包含8个化学式单元，其中氧离子形成一个立方密堆阵列；
b.石榴石：其一般结构为M3FeO12，(3M2O3)(2Fe2O3)(3Fe2O3)，其中M为三价稀土或钇离子。
c.钙钛矿：钙钛矿铁氧体的一般化学式为MFeO3，其中M为稀土元素或Y3+、La3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等离子；
d. 六方晶系铁氧体：其一般化学式为MFe12O19，其中M为Ba2+、Sr2+或Pb2+；
e.应用：移相器（电子扫描相控阵雷达ESA）、磁泡存储器…
7、超导陶瓷：
a.在20世纪50年代，Frohlich和Bardeen建立了超导理论，认为这是由耦合电子对的电子与声子相互作用的结果，这种配对仅发生在低温，因为只有在低温电子的热运动才会大大降低；
b.陶瓷超导体的特性高度依赖于载流子的浓度，因此其特性由材料的相纯度、晶体结构、化学组成及缺陷结构决定；
c.超导材料的应用越来越多，大多数应用均可归属于三类功能中的一个：低损耗输电、产生高磁场以及供电用的大电流导体；
d.应用：NMR核磁共振、超导量子干涉器件SQUID、HTS线、Super Filter系统等
8、光纤：
数据通过光在玻璃中传播，而不是电子在金属线中传播。光纤传输数据具有更高的频率、更高的速度及更大的容量，而且也不存在与金属线有关的电磁干扰问题。需致力于降低光衰减的程度。衰减是光吸收及光在不同方向上的二次散射—雷利 （Rayleigh）散射的结果。Corning和Lucent公司控制着全球70%的光纤市场，并努力提高光纤的传输速率和容量。
第四章 金属
1、金属和合金的选择：
a.金属因其具有各种各样的物理和力学性能而在电子和电气工业中得到广泛的运用，电子设备对材料要求是多方面的，因此在选择金属时要进行多方面的权衡；
b.选材判据：选材要从与力学和物理性能有关的功能要求方面来考虑，可制造性和经济性也总是要考虑的因素；
c.成分：化学成分是金属最常给出的技术指标。它决定了金属基本的力学性能和物理特性，制造方法和热处理将影响这些性质，但是化学成分决定了最基本的特性；
d.产品形式：铸造形式和锻造形式：
■铸造金属：通过把熔融的金属浇入所需要形状的模内而制成；半固态金属加工技术和金属注射成形（MIM）技术是一些新的特殊铸造工艺；
■可锻金属：挤压、拉拔、锻造、轧制
e.强化机理：加工硬化、沉淀硬化、相变硬化；
f.力学性能：交变载荷（疲劳）、持续载荷、温度影响；
g.物理性能：冷加工、热处理、温度
h.制造考虑：可成形性、可机械加工性、连接、可焊接性、硬钎焊、软钎焊；
2、金属及其数据比较：
屈服强度、弹性模量（杨氏模量）、比刚度（弹性模量除以密度）、比强度（强度除以密度）、热导率（银铜金铝）、电阻率、吸热能力
3、铁基合金：铁元素的含量大于或等于50%的合金被称为铁基合金，当然特殊的铁基合金铁含量也可能低于50%，以机械用钢为例可分为：碳素钢、合金钢、高强度低合金钢、超高强度钢、轧制热处理钢、特殊用钢；
a.常用铁基合金：
■碳素钢和合金钢：采用美国钢铁协会（AISI）和汽车工程师协会（SAE）建立的钢号系统；
■不锈钢和特殊钢：不锈钢是含至少11%左右的Cr的铁基合金(马氏体、奥氏体和沉淀硬化)；
■磁钢：高磁导率合金、永磁合金、不锈钢、温度补偿合金；
b.铁基合金的磁学性能：
■镍铁合金：这种合金包含30-80%的镍，其他的成分为Fe；
■80Ni，4Mo，余Fe合金：这种合金被认为具有最高的初始磁导率，经常使用的是它对非常低的磁化力的响应，商品名是4-79Permalloy、HyMu 802、Hipernom；
■77Ni，1.5Cr，5Cu，余Fe合金：具有高的初始磁导率，常被称作Mumetal；
■49Ni，余Fe合金：有可能生产出有相当高的起始磁导率和较高磁饱和的产品；
■硅铁合金（硅钢片）：价格低且可用于电能相当大的系统；
■钴铁合金：在AC和DC应用中具有高的磁饱和及相对低的矫顽力；
■商用铁和商用纯铁；
■永磁合金：常用磁学参数（矫顽力Hc、退磁曲线、磁能积BHmax、剩余磁感应强度Br、禀性曲线B-H），铁氧体永磁（陶瓷永磁）M.6Fe2O3；
■不锈钢：铁素体不锈钢（400系列）和奥氏体不锈钢（300系列），其中前者还可分为马氏体不锈钢（可硬化）和铁素体不锈钢（不可硬化）
■温度补偿合金：当铁镍合金中镍的含量增加到29%以上，居里温度就会升高，商用合金中如果镍含量在29-39%之间，就被作为温度补偿和合金使用；
c.铁基合金的热膨胀性能：当温度身高到25℃已上时，所有的金属都会膨胀，当温度降低时会收缩，膨胀和收缩的速率取决于化学成分和物理状态；
■镍铁合金和相关合金：含有36Ni、余量Fe的合金（Invar合金）是所有金属（合金）中膨胀系数最小的；
■不锈钢（铁素体和奥氏体）：铁素体不锈钢的热膨胀性能参数都比不大于49%镍的镍铁合金系更大，奥氏体不锈钢具有非常高的膨胀系数；
■玻璃-金属封接合金：铬铁合金（430、430Ti、446型）、铁镍合金、（42Ni、6Cr、余Fe合金）、（28Ni、17Co、余Fe合金）、中低碳钢；
d.铁基合金的加工性能：深拉、焊接、光化学加工、陶瓷-金属封接合金、弹性合金的不变模量；
e.铁基合金的电阻性能：电阻率随温度升高而增大，不推荐用作精密电阻；
4、铝和铝合金：铝和铝合金具有的性能使得它们广泛用于电子行业，良好的物理性能、高的比强度、优异的耐腐蚀性和低的密度，再加上低的材料价格和制造成本，使得这个合金系成为电子组件中基本的机构材料；
a.铝的一些优异性能：电学性能、热导率、 密度、比强度、腐蚀性、可获得性、加工方式灵活、连接方便
b.铝合金系：由Aluminum Association（美国铝业协会）制定的根据成分用四位数字表示；
c.铝合金处理状态符号：-H表示冷加工状态，用于不可热处理的合金；符号-T用于主要是通过热处理强化的可热处理的合金，也包括冷加工并进行热处理的状态；
d.变形铝合金的力学性能：除了退火（-O状态）的抗拉强度值要低于一个规定的最大值外，变形铝合金的抗张强度值要在一个规定的最小值以上；
e.温度对铝合金力学性能的影响：高温对铝合金的力学性能有不良的影响；
f.铝及铝合金的物理性能；
g.铸造铝合金：铝合金可以采用所有的铸造方法，包括砂模铸造、压铸、熔模铸造、金属型铸造和石膏型铸造；
h.推荐的铸造铝合金：
■通用铝合金：合金356和A356；
■可钎焊的铝合金： A612和C612；
■低热膨胀铝合金：高Si含量（18-20%）的合金；
■高强度铝合金：合金A220，抗张强度超过40000psi（276MPa）；
5、铍和铍合金：被称作AlBeMet的铍铝复合材料，可以再某种程度上克服连接、成形和韧性差的问题，同时保留了很多希望的铍金属的性能，但价格相对昂贵很多；
a.可用性：一个是纯铍及不同含量的铍氧化物，另一个是AlBeMet合金，已经商用的有 AMS7911、ASE-AMS 7912、SAE-AMS 7913-97；
b.化学成分：最主要的铍铝合金成分是62%的铍、38%的铝；
c.物理性能：铍的泊松比极小；
d.耐蚀性和表面精饰；
e.铍与铍铝合金的保护性涂层；
f.铍合金的加工：毒性、机加工、成形、连接、价格因素；
6、铜和铜合金：
a.铜和铜合金的主要特征：
■在体积相同的情况下，除了银之外，铜具有最高的导电率，在给定导电率下铜体积最小；
■铜的成形性非常好，具有很好的制造经济效果；
■铜具有良好的可焊性，还需要一个可焊的表面层；
■如涂覆热浸涂层一样，可以很容易很可靠地借助电镀对铜进行表面晶饰；
■铜的耐蚀性很好，表面精饰处理简单而经济；
■铜可以制成各种大小和形状的产品，如极细的线材、薄带、铸件、板材等等等；
■铜适用于很多工厂 成形加工工艺，这使得他能够进行所有的切削加工；
■铜与铜合金的成本相对较低；
■铜的热导率很高，这提供了一种把热从元件传递到热沉的好方法；
上述特性普遍适用于铜和铜合金，值得注意的是合金化会极大地影响这些特性。
b.高电导率合金（UNS C10XXX和C11XXX）；
c.含银铜（UNS C125000~C13000）、锆-铜（UNS C15000）、碲-铜（UNS C145XX）、含硫铜（UNS C14700）；
d.黄铜：是铜与锌的合金，青铜是铜与锡的合金
e.铅黄铜：铅的含量范围在0.5%~4.5%之间，含量最高的机加工性最好；
f.磷青铜：含有1%~11%锡、0.04%~0.35%磷的青铜在电子产品中广泛用作弹簧；
g.铍铜（UNS C172XX）：是一种沉淀强化合金，在成形上具有工艺优势；
7、镁合金：是目前可用结构金属中密度最小的，常用镁合金的密度约为1.80，最新可达1.38；
a.可得的形式：可以得到所有形式的镁合金，包括片材、板材、棒材、锻材、挤压型材等；
b.合金命名：A铝 L锂 E稀土 M锰 H钍 Z锌 K锆，AZ31表示含铝3%含锌1%；
c.合金可得性：最常用的镁合金材是AZ31，另有挤压合金和变形镁合金；
d.镁合金铸件：使用专为铸造设计的合金浇注出来的；
e.镁合金的加工：成形、连接（铆接、熔焊、应力消除、硬钎焊）；
8、镍和镍合金：镍合金是以高强度、高耐蚀性和高韧性为特征的；
a.可得的形式：可得到大多数变形形式的镍与镍合金；
b.物理性能：通过合金化可使镍合金具有不同的磁性和电性能，备受电子工程师青睐；
c.镍合金的力学性能：镍合金可以以不同的状态（冷拉、退火等）供货，不同状态使镍合金的性能变化很大；
9、钛和钛合金：钛合金系的最大特点就是极好的耐蚀性，适中的密度和良好的强度，特别是在需要高比强度的场合；
a.钛合金：大量的合金元素用来增强钛的性能，包括铝、钒、铁、锰、锡、铬、钼等，有三种冶金形态的钛合金，及α型、α+β型和β型钛合金；
b.钛合金的耐蚀性：钛合金具有很好的耐室温大气腐蚀和海水腐蚀的能力；
c.污染：钛与钛合金容易吸收氢、氧和氮，会导致延展性下降；
d.可得的形式：几乎所有形式的变形钛合金都可以得到；
e.钛的加工：传统工艺均可、但有时也需要一些专门的预防措施和改进技术；
f.成形：与很多高强度材料一样，具有很好的成形性；
g.焊接：可焊钛合金可以进行钨极惰性气体保护电弧焊；
10、高密度材料：虽然电子工程师对生产轻质量装备更感兴趣，但是仍然有很多的场合需要高密度材料，使质量集中在一个很小的体积内。
a.铅和铅合金：铅的密度为11.35，而且成本较低，且熔点低，是配重的首选材料；
b.烧结的钨：供货的烧结的钨材料密度在17，通常以棒材形式供货；
c.贫化铀：已供货的材料密度为18.5，具有良好结构特性，但耐蚀性比较差；
11、难熔金属：具有很高熔点，能在高温下使用，主要为钨、钽、钼、铌的合金；
a. 力学性能：这些合金的最主要力学性能是在高达1000℃的高温下所具有的使用强度；
b.弹性模量：难熔金属的弹性模量差别较大；
c.密度：高密度的钨和钽用于配重或屏蔽辐射，钼和铌的密度比钢的密度稍大，钽和铌的热膨胀速率比钢相对要低；
d.电学性能：这些金属特别是钨和钼的电学性能使他们作为电导体来使用，这些合金也可用作加热元件；
12、贵金属：贵金属相当普遍地用在电子设备商，主要是由于它们的物理性能和表面性能，而不是他们的机械性能；贵金属包括以下八种：铂Pt 钯Pa 铑Rh 钌Ru 铱Os 锇Ir 金Au 银Ag；
a.银：是所有金属中电导率和热导率最高的金属，常常用作电导体或作为电接触材料；
b.金：被广泛用于电镀层来防止腐蚀，并提供较低电阻的电接触表面；
c.铑：具有很高的反射率、低的表面电阻、高的硬度以及在腐蚀性条件下良好的表面稳定性。
第五章 电子封装与组装的软钎焊技术
1、简介：
a.钎料已成为所有三级连接（芯片、封装和板级组装）的互连材料，此外锡/铅钎料作为表面涂层还广泛应用于元器件引线和PCB的表面镀涂层；
b.表面安装技术：它主要是应用科学与工程原理将元件和器件放置到印制电路板表面上进行板级组装，而不是将它们插入电路板。与通孔插装技术相比，表面组装技术有如下优点：
■提高了电路密度；
■缩小了元器件尺寸；
■缩小了电路板尺寸；
■减轻了质量；
■缩短了引线；
■缩短了互连；
■改善了电性能；
■更适应自动化；
■降低了大规模生产地成本；
c.工业趋势：
■半导体元件：半导体器件一直向着提高可靠性、缩小特征尺寸、增大的晶圆片尺寸发展，今后电子技术的发展可能不只是受到传统的电路材料理论推动，它还可能基于电子和声子，可能还包括光子的迁移率及传导率；
■IC的封装和无源元件：又有已知合格芯片（KGD）在板级组装中一直存在问题，使用封装好的表面安装器件将继续占主流地位（ DIP、PGA、LCCC、PLCC、SOIC、CSP、FQFP、TQFP、BGA）； ■板级组装：配备了能提供多种工艺能力硬件的柔性工艺，便捷生产和基础设备对于将来SMT生产地成功来说都是至关重要的；
d.交叉学科和系统方法：
■最好的科学与技术史结合了四种要素产生的：科学家的责任感、想象力、直觉和创造力；
■浆料技术源于几个学科的交叉：配方技术、流变学、化学与物理、冶金和粉末技术；
2、软钎焊材料：
a.软钎料合金：一般定义为液相线温度低于400℃（750℉）的可熔融合金，常用的元素有锡Sn、铅Pb、银Ag、铋Bi、铟In、锑Sb、镉Cd。软钎料合金的选择是基于以下原则：
■合金熔化范围，这与使用温度有关；
■合金的力学性能，这与使用条件有关；
■冶金相容性，这要考虑浸出现象和可能生成金属间化合物；
■使用环境相容性，这主要是考虑银的迁移；
■在特定基板上的润湿能力；
■成分是共晶还是非共晶；
b.冶金学：对于锡铅二元合金，锡元素和铅元素在液态时可以完全互溶，在固态时可以部分互溶，由于锡铅钎料合金含有一个固相线和多个固相，因此它们也很容易受到热处理的影响；
c.软钎料粉：合金粉末常用以下几种技术制造出来，如化学还原法（多孔并呈海绵状）、电解沉积法（树枝状晶粒）、固体颗粒的机械加工法、液相合金雾化法（生产软钎料粉）；
d.力学性能：三个主要的力学性能包括应力-应变行为、抗蠕变性、抗疲劳性：
■大多数合金的剪切强度都弱于抗拉强度和抗压强度，由于大多数焊点在使用时都是受剪切应力，所以剪切强度对于软钎焊材料来说十分重要；
■蠕变是在温度和应力（载荷）都恒定时发生地整体塑性变形行为；各种软钎料合金的抗蠕变性能可分为五类：低、中低、中等、中高、高；
■疲劳是合金在交变应力作用下的失效行为（低周疲劳。热机械疲劳）；
3、焊膏：
a.定义：是一种钎料合金粉末、钎剂、和载体的均匀的、动态稳定的混合物；
b.特性：焊膏的物理和化学特性可以用以下参数来表述：
物理形貌、稳定性和储存期、黏度、冷塌落、通过细针头的可滴涂性、丝网印刷性、模板印刷性、粘附时间、黏性、暴露寿命、质量和一致性、与待焊表面的相容性、熔融前的流动性、润湿性、反
润湿现象、焊珠现象、桥接现象、毛细现象、浸出现象、残留物的数量和性质、残留物的腐蚀性、残留物的可清洗性、焊点的外观、焊点的孔洞；
c.钎剂和助焊：根据钎剂的活性和化学性质，可将他们分为松香基钎剂、水溶性钎剂和免清洗钎剂，钎剂通过配入到焊膏或焊丝中、或作为独立化学物质直接施加在元件和焊膏上来实现助焊功能；
e.钎剂活性：
■钎剂的官能团和分子结构；
■钎剂化学物质的熔点和沸点；
■在钎焊条件下的热稳定性；
■在钎焊条件下的化学活性；
■钎剂周围的介质；
■待助焊的基板；
■环境稳定性（温度、湿度）；
■钎焊条件（温度随时间变化率、气氛）
f.水溶性钎剂：仅用水就可以去除残留物的钎剂，一般用超声清洗并配合适当温度曲线；
g.气相钎剂：一般分为反应性和保护性两种，前者能够帮助钎剂清洗元器件的引线和焊盘，后者的主要功能就是在软钎焊过程中防止氧气和水汽；
h.免清洗钎剂：
■最小的残留物含量，最好无残留物；
■残留物为半透明、并且不影响外观；
■残留物不影响针床测试；
■残留物与保形涂层（如使用的话）不互相干扰；
■残留物无黏性；
■残留物在高温、潮湿和电压偏压的条件下保持惰性；
■能有效地助焊，而无焊珠形成；
i.水溶性钎剂和免清洗钎剂之间的比较：两者都是可实际应用的体系，后者减少了一个工艺步骤，是一个明显的经济上的优势，但保护气氛的消耗同时会增加清洗的成本；
j.流变学：焊膏的流变学受到以下因素的影响：
电子封装技术发展现状及趋势 摘要 电子封装技术是系统封装技术的重要内容，是系统封装技术的重要技术基础。它要求在最小影响电子芯片电气性能的同时对这些芯片提供保护、供电、冷却、并提供外部世界的电气与机械联系等。本文将从发展现状和未来发展趋势两个方面对当前电子封装技术加以阐述，使大家对封装技术的重要性及其意义有大致的了解。 引言 集成电路芯片一旦设计出来就包含了设计者所设计的一切功能，而不合适的封装会使其性能下降，除此之外，经过良好封装的集成电路芯片有许多好处，比如可对集成电路芯片加以保护、容易进行性能测试、容易传输、容易检修等。因此对各类集成电路芯片来说封装是必不可少的。现今集成电路晶圆的特征线宽进入微纳电子时代，芯片特征尺寸不断缩小，必然会促使集成电路的功能向着更高更强的方向发展，这就使得电子封装的设计和制造技术不断向前发展。近年来，封装技术已成为半导体行业关注的焦点之一，各种封装方法层出不穷，实现了更高层次的封装集成。本文正是要从封装角度来介绍当前电子技术发展现状及趋势。
正文 近年来，我国的封装产业在不断地发展。一方面，境外半导体制造商以及封装代工业纷纷将其封装产能转移至中国，拉动了封装产业规模的迅速扩大；另一方面，国内芯片制造规模的不断扩大，也极大地推动封装产业的高速成长。但虽然如此，IC的产业规模与市场规模之比始终未超过20%，依旧是主要依靠进口来满足国内需求。因此，只有掌握先进的技术，不断扩大产业规模，将国内IC产业国际化、品牌化，才能使我国的IC产业逐渐走到世界前列。 新型封装材料与技术推动封装发展，其重点直接放在削减生产供应链的成本方面，创新性封装设计和制作技术的研发倍受关注，WLP 设计与TSV技术以及多芯片和芯片堆叠领域的新技术、关键技术产业化开发呈井喷式增长态势，推动高密度封测产业以前所未有的速度向着更长远的目标发展。 大体上说，电子封装表现出以下几种发展趋势：（1）电子封装将由有封装向少封装和无封装方向发展；（2）芯片直接贴装（DAC）技术，特别是其中的倒装焊（FCB）技术将成为电子封装的主流形式；（3）三维（3D）封装技术将成为实现电子整机系统功能的有效途径；（4）无源元件将逐步走向集成化；（5）系统级封装（SOP或SIP）将成为新世纪重点发展的微电子封装技术。一种典型的SOP——单级集成模块（SLIM）正被大力研发；（6）圆片级封装（WLP）技术将高速发展；（7）微电子机械系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）正方兴未艾，它们都是微电子技术的拓展与延伸，是集成电子技术与精密
一、填空（10'） 1、软钎焊材料的三个力学性能：应力应变行为、抗蠕变性能和抗疲劳性。 2、除橡胶外，所有聚合物都可以分成两类：热塑性塑料和热固性塑料。 3、材料根据它上面施加电压后的导电情况可以分为：导体、半导体、绝缘体。 4、一般电子生产所有金属可分为：铸造金属、锻造金属。 二、单选 1、有四种基本方法可以合成聚合物，以下选项不是C A 本体聚合 B 溶液聚合 C 固液聚合 D 悬浮聚合 2、聚合物可以通过加聚和缩聚的方法获得，以下不是典型加聚物C A 聚烯烃 B 聚苯乙烯 C 聚酯 D 丙烯醇树酯 3、厚膜浆料一般分三种类型，以下不是D A 聚合物厚膜 B 难溶材料厚膜 C 金属陶瓷厚膜 D 低熔点厚膜 4、根据钎剂的活性和化学性质，可将它们分为三种类型，以下不是B A 松香基钎剂 B 挥发性钎剂 C 水溶性钎剂 D 免清洗钎剂 5、金属材料的强化机理有多种，以下不是：C A 加工硬化 B 沉淀硬化 C 低温硬化 D 相变硬化 6、聚合物的固化机理有多种，对高密度电子器件组装所用的粘接剂体系材料，以下不是常用的方式是：A A 红外线固化B热固化C 紫外线固化D 室温固化 7、常用组焊剂由其固化机理不同分为三种，不正确的D A热固性树酯B紫外线固化树酯C光成像树酯D 常温挥发性树酯 8、软钎焊材料的固有性能可分为三类，不正确的B A 物理性能 B 化学性能 C 力学性能D冶金 9、以下关于薄膜电阻材料与厚膜电阻材料比较的特点中，描述不正确的D A 更好的稳定性 B 更小的噪音 C 更低的TCR D 更高的TCR 10、一般印刷电路用层压板分两大类：A A单面覆铜箔层压板和双面覆铜箔层压板 三、多选 1、软钎焊合金中经常用到的元素有：ABCDE A 锡 B 铅 C 银 D 铋 E 铟 2、对电子应用来说，基板所需性能包括ACD A 高电阻率 B 低热导率 C 耐高温 D 耐化学腐蚀 E 高TCR 3、根据不同固化机理，常用三种阻焊剂有：ABC A 热固性树酯 B 紫外线固化树酯 C 光成像树酯 D 可见光树酯 E 常温树酯 4、浆料技术中，应用的科学技术包括：ABCE A 冶金和粉末技术 B 化学与物理 C 流变学 D 材料纳米技术 E 配方技术 5、锡焊主要通过三个步骤来完成，分别是：BDE A 涂覆焊料 B 润湿 C 挥发溶剂 D 扩散 E 冶金结合 6、刚性印制电路层压板通常包括三个主要部分、分别是：ACE A 增强层 B 接地层 C 树酯 D 电流层 E 导体 7、金属陶瓷厚膜材料可分为三大类，分别是：ACD A 导体 B 绝缘体 C 电阻 D 介质 E 电容 8、厚膜浆料通常分为三种类型，分别是ACD A 聚合物浆料B低熔点浆料 C 难溶材料厚膜 D 金属陶瓷厚膜E 低熔点厚膜
微电子封装答案 微电子封装 第一章绪论 1、微电子封装技术的发展特点是什么？发展趋势怎样？（P8、9页） 答：特点： （1）微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向面阵排列发展。 （2）微电子封装向表面安装式封装发展，以适合表面安装技术。 （3）从陶瓷封装向塑料封装发展。 （4）从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。 发展趋势： （1）微电子封装具有的I/O引脚数将更多。 （2）微电子封装应具有更高的电性能和热性能。 （3）微电子封装将更轻、更薄、更小。 （4）微电子封装将更便于安装、使用和返修。 （5）微电子封装的可靠性会更高。 （6）微电子封装的性能价格比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。 2、微电子封装可以分为哪三个层次（级别）？并简单说明其内容。（P15～18页）答：（1）一级微电子封装技术 把IC芯片封装起来，同时用芯片互连技术连接起来，成为电子元器件或组件。 （2）二级微电子封装技术 这一级封装技术实际上是组装。将上一级各种类型的电子元器件安装到基板上。 （3）三级微电子封装技术 由二级组装的各个插板安装在一个更大的母板上构成，是一种立体组装技术。 3、微电子封装有哪些功能？（P19页） 答：1、电源分配2、信号分配3、散热通道4、机械支撑5、环境保护 4、芯片粘接方法分为哪几类？粘接的介质有何不同（成分）？。（P12页） 答：(1)Au-Si合金共熔法(共晶型) 成分：芯片背面淀积Au层,基板上也要有金属化层(一般为Au或Pd-Ag)。 （2）Pb-Sn合金片焊接法(点锡型) 成分：芯片背面用Au层或Ni层均可，基板导体除Au、Pd-Ag外，也可用Cu (3)导电胶粘接法(点浆型) 成分：导电胶（含银而具有良好导热、导电性能的环氧树脂。） (4)有机树脂基粘接法(点胶型) 成分：有机树脂基（低应力且要必须去除α粒子） 5、简述共晶型芯片固晶机（粘片机）主要组成部分及其功能。 答：系统组成部分： 1 机械传动系统 2 运动控制系统 3 图像识别（PR）系统 4 气动/真空系统 5 温控系统 6、和共晶型相比，点浆型芯片固晶机（粘片机）在各组成部分及其功能的主要不同在哪里？答： 名词解释：取晶、固晶、焊线、塑封、冲筋、点胶
电子封装技术介绍 电子封装就是安装集成电路内置芯片外用的管壳，起着安放固定密封，保护集成电路内置芯片，增强环境适应的能力，并且集成电路芯片上的铆点也就是接点，是焊接到封装管壳的引脚上的。 电子封装发展随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对电子组装质量的要求也越来越高。所以电子封装的新型产业也出现了，叫电子封装测试行业。可对不可见焊点进行检测。还可对检测结果进行定性分析，及早发现故障。现今在电子封装测试行业中一般常用的有人工目检，在线测试，功能测试，自动光学检测等，其人工目检相对来说有局限性，因为是用肉眼检查的方法，但是也是最简单的。只能检察器件有无漏装、型号正误、桥连以及部分虚焊。自动光学检测是近几年兴起一种检测方法。它是经过计算机的处理分析比较来判断缺陷和故障的，优点是检测速度快，编程时间短，可以放到生产线中的不同位置，便于及时发现故障和缺陷，使生产、检测合二为一。可缩短发现故障和缺陷时间，及时找出故障和缺陷的成因。所以它是现在普遍采用的一种检测手段。 电子封装应用电子封装系统地介绍了电子产品的主要制造技术。内容包括电子制造技术概述、集成电路基础、集成电路制造技术、元器件封装工艺流程、元器件封装形式及材料、光电器件制造与封装、太阳能光伏技术、印制电路板技术以及电子组装技术。书中简要介绍了电子制造的基本理论基础，重点介绍了半导体制造工艺、电子封装与组装技术、光电技术及器件的制造与封装，系统介绍了相关制造工艺、相关材料及应用等。现在很多电子封装材料用的都是陶瓷，玻璃以及金属。但是现在出来一种新型密封质料，环氧树脂材料，用环氧树脂纯胶体封装，相对其他材料来说，密封性能更好，并且对于一些特
电子封装的现状及发展趋势 现代电子信息技术飞速发展,电子产品向小型化、便携化、多功能化方向发展.电子封装材料和技术使电子器件最终成为有功能的产品.现已研发出多种新型封装材料、技术和工艺.电子封装正在与电子设计和制造一起,共同推动着信息化社会的发展 一．电子封装材料现状 近年来,封装材料的发展一直呈现快速增长的态势.电子封装材料用于承载电子元器件及其连接线路,并具有良好的电绝缘性.封装对芯片具有机械支撑和环境保护作用,对器件和电路的热性能和可靠性起着重要作用.理想的电子封装材料必须满足以下基本要求: 1)高热导率,低介电常数、低介电损耗,有较好的高频、高功率性能; 2)热膨胀系数(CTE)与Si或GaAs芯片匹配,避免芯片的热应力损坏;3)有足够的强度、刚度,对芯片起到支撑和保护的作用;4)成本尽可能低,满足大规模商业化应用的要求;5)密度尽可能小(主要指航空航天和移动通信设备),并具有电磁屏蔽和射频屏蔽的特性。电子封装材料主要包括基板、布线、框架、层间介质和密封材料. 1.1基板 高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求,同时还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本并具有一定的机械性能电子封装基片材料的种类很多,包括:陶瓷、环氧玻璃、金刚石、金属及金属基复合材料等.
1.1.1陶瓷 陶瓷是电子封装中常用的一种基片材料,具有较高的绝缘性能和优异的高频特性,同时线膨胀系数与电子元器件非常相近,化学性能非常稳定且热导率高随着美国、日本等发达国家相继研究并推出叠片多层陶瓷基片,陶瓷基片成为当今世界上广泛应用的几种高技术陶瓷之一目前已投人使用的高导热陶瓷基片材料有A12q,AIN,SIC和B或)等. 1.1.2环氧玻璃 环氧玻璃是进行引脚和塑料封装成本最低的一种,常用于单层、双层或多层印刷板,是一种由环氧树脂和玻璃纤维(基础材料)组成的复合材料.此种材料的力学性能良好,但导热性较差,电性能和线膨胀系数匹配一般.由于其价格低廉,因而在表面安装(SMT)中得到了广泛应用. 1.1.3金刚石 天然金刚石具有作为半导体器件封装所必需的优良的性能,如高热导率(200W八m·K),25oC)、低介电常数(5.5)、高电阻率(1016n·em)和击穿场强(1000kV/mm).从20世纪60年代起,在微电子界利用金刚石作为半导体器件封装基片,并将金刚石作为散热材料,应用于微波雪崩二极管、GeIMPATT(碰撞雪崩及渡越时间二极管)和激光器,提高了它们的输出功率.但是,受天然金刚石或高温高压下合成金刚石昂贵的价格和尺寸的限制,这种技术无法大规模推广. 1.1.4金属基复合材料
第一次作业 1 写出下列缩写的英文全称和中文名称 DIP: Double In-line Package, 双列直插式组装 BGA: ball grid array, 球状矩阵排列 QFP: Quad flat Pack, 四方扁平排列 WLP: Wafer Level Package, 晶圆级封装 CSP: Chip Scale Package, 芯片级封装 LGA: Land grid array, 焊盘网格阵列 PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier, 塑料芯片载体 SOP: Standard Operation Procedure, 标准操作程序 PGA: pin grid array, 引脚阵列封装 MCM: multiple chip module, 多片模块 SIP: System in a Package, 系统封装 COB: Chip on Board, 板上芯片 DCA: Direct Chip Attach, 芯片直接贴装，同COB MEMS: Micro-electromechanical Systems, 微电子机械系统 2 简述芯片封装实现的四种主要功能，除此之外LED封装功能。 芯片功能 （1）信号分配;(2)电源分配；（3）热耗散：使结温处于控制范围之内；（4）防护：对器件的芯片和互连进行机械、电磁、化学等方面的防护 LED器件 （2）LED器件：光转化、取光和一次配光。 3 微电子封装技术的划分层次和各层次得到的相应封装产品类别。 微电子封装技术的技术层次 第一层次：零级封装-芯片互连级（CLP） 第二层次：一级封装SCM 与MCM（Single/Multi Chip Module） 第三层次：二级封装组装成SubsystemCOB（Chip on Board）和元器件安装在基板上 第三层次：三级微电子封装，电子整机系统构建 相对应的产品如图（1）所示：
电子封装技术专业本科学生毕业后动向及出路分析 080214S：电子封装技术专业 专业级别：本科所属专业门类：材料类报读热度：★★★ 培养目标： 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，使其具备电子封装制造领域的基础知识及其应用能力，毕业后可在通信设备、计算机、网络设备、军事电子设备、视讯设备等的器件和系统制造厂家和研究机构从事科学研究、技术开发、设计、生产及经营管理等工作，并为学生进入研究生阶段学习打好基础。 专业培养要求： 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，因此，要求本专业毕业生应具备以下几个方面的知识和能力： 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。 专业主干课程： 1.微电子制造科学与工程概论
转注成形应用于电子封装技术前言 转注(compression)成形是从压缩成形改良而来，在转注成形里的加热是在模中加热再加工压缩，但是缺点在于胶温不均，以及加工时间太长，所以才有了转注成形的改良，转注(transfer)成形在成形品的尺寸精度、埋入物等可合理成形压缩成形法难成的物品，预先关闭模子，将预热的热硬化性成形材料投入材料室(pot)，加热软化，以柱塞加压，经竖浇口、横浇道，导入模中，在此加热一定时间而硬化，但后因射出成形法的实用化，逐渐被取代，现在只能应用在有限的地方，而这次我们专题的内容，主要着重在电子封装的封胶技术。 随着IC产品需求量的日益提升，推动了电子构装产业的蓬勃发展。而电子制造技术的不断发展演进，在IC芯片「轻、薄、短、小、高功能」的要求下，亦使得构装技术不断推陈出新，以符合电子产品之需要并进而充分发挥其功能。构装之目的主要有下列四种： （1）电力传送 （2）讯号输送 （3）热的去除 （4）电路保护 IC构装依使用材料可分为陶瓷（ceramic）及塑料（plastic）两种，而目前商业应用上则以塑料构装为主。以塑料构装中打线接合为例，其步骤依序为晶片切割（die saw）、黏晶（die mount / die bond）、焊线（wire bond）、封胶（mold）、剪切/成形（trim / form）、印字（mark）、电镀（plating）及检验（inspection）等。以下依序对构装制程之各个步骤做一说明： 芯片切割（Die Saw） 芯片切割之目的为将前制程加工完成之晶圆上一颗颗之晶粒（die）切割分离。欲进行芯片切割，首先必须进行晶圆黏片，而后再送至芯片切割机上进行切割。切割完后之晶粒井然有序排列于胶带上，而框架的支撑避免了胶带的皱折与晶粒之相互碰撞。 黏晶（Die Dond） 黏晶之目的乃将一颗颗之晶粒置于导线架上并以银胶 （epoxy）黏着固定。黏晶完成后之导线架则经由传输设备送至弹匣（magazine）内，以送至下一制程进行焊线。
电子封装材料典型应用 电子封装材料是用于承载电子元器件及其互连线，并具有良好电绝缘性能的基本材料，主要起机械支持、密封保护、信号传递、散失电子元件所产生的热量等作用，是高功率集成电路的重要组成部分。因此对于封装材料的性能要求有以下几点：具有良好的化学稳定性，导热性能好，热膨胀系数小，有较好的机械强度，便于加工，价格低廉，便于自动化生产等。然而，由于封装场合的多样化以及其所使用场合的差异性，原始的单一封装材料已经不能满足日益发展的集成电路的需要，进而出现了许多新型的封装材料，其中一些典型材料的种类及应用场合列举如下。 1、金属 金属材料早已开发成功并用于电子封装中，因其热导率和机械强度高、加工性能好，因此在封装行业得到了广泛的应用。表1为几种传统封装金属材料的一些基本特性。其中铝的热导率高、质量轻、价格低、易加工，是最常用的封装材料。但由于铝的线膨胀系数α 与Si的线膨胀系数(α1为4．1×10?6/K)和GaAs 1 的线膨胀系数(α1为5．8×10?6/K)相差较大，所以，器件工作时热循环所产生的较大热应力经常导致器件失效，铜材也存在类似的问题。Invar(镍铁合金)和Kovar(铁镍钴合金)系列合金具有非常低的线膨胀系数和良好的焊接性，但电阻很大，导热能力较差，只能作为小功率整流器的散热和连接材料。W和Mo具有与Si相近的线膨胀系数，且其导热性比Kovar合金好，故常用于半导体Si片的支撑材料。但由于W、Mo与Si的浸润性不好、可焊性差，常需要在表面镀上或涂覆特殊的Ag基合金或Ni，从而增加了工序，使材料可靠性变差，提高了成本，增加了污染。此外，W，Mo，Cu的密度较大，不宜作航空、航天材料；而且w，Mo价格昂贵，生产成本高，不适合大量使用。
先进微电子封装工艺技术培训 培训目的： 1、详细分析集成电路封装产业发展趋势； 2、整合工程师把握最先进的IC封装工艺技术； 3、详细讲述微电子封装工艺流程及先进封装形式； 4、讲述微电子封装可靠性测试技术； 5、微电子封装与制造企业以及设计公司的关系； 6、实际案例分析。 参加对象： 1、大中专院校微电子专业教师、研究生；； 2、集成电路制造企业工程师，整机制造企业工程师； 3、微电子封装测试、失效分析、质量控制、相关软件研发、市场销售人员； 4、微电子封装工艺设计、制程和研发人员； 5、微电子封装材料和设备销售工程师及其应用的所有人员； 6、微电子封装科研机构和电子信息园区等从业人员 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 课程提纲（内容）： Flip Chip Technology and Low Cost Bumping Method l What is Flip Chip l Why Use Flip Chip
l Flip Chip Trend l Flip Chip Boding Technology l Why Underfill l No Flow Underfill l Other Key Issues Wafer Level Packaging l What is IC packaging? l Trend of IC packaging l Definition and Classification of CSP l What is wafer level packaging? l Overview Technology Options —Wafer level High Density Interconnections —Wafer level Integration —Wafer Level towards 3D l WLP toward 3D l Wafer level Challenges l Conclusion 讲师简介： 罗乐（Le Luo）教授 罗教授1982年于南京大学获物理学学士学位，1988年于中科院上海微系统与信息技术研究所获工学博士学位。1990年在超导研究中取得重大突破被破格晋升为副研究员，1991—199
电子组装技术的发展与现状 XX XXXXXXXXX 摘要：随着电子产品小型化、高集成度的发展趋势, 电子产品的封装技术正逐步迈入微电子封装时代。从SMT 设备、元器件和工艺材料等几个方面浅谈电子组装技术的发展趋势。 关键词：电子组装技术、逆序电子组装、SMT、表面组装 一.电子组装技术的产生及国内外发展情况 电子管的问世，宣告了一个新兴行业的诞生，它引领人类进入了全新的发展阶段，电子技术的快速发展由此展开，世界从此进入了电子时代。开始，电子管在应用中安装在电子管座上，而电子管座安装在金属底板上，组装时采用分立引线进行器件和电子管座的连接，通过对各连接线的扎线和配线，保证整体走线整齐。其中，电子管的高电压工作要求，使得我们对强电和信号的走线，以及生产中对人身安全等给予了更多关注和考虑。 国内封装产业随半导体市场规模快速增长，与此同时，IC设计、芯片制造和封装测试三业的格局也正不断优化，形成了三业并举、协调发展的格局。作为半导体产业的重要部分，封装产业及技术在近年来稳定而高速地发展，特别是随着国内本土封装企业的快速成长和国外半导体公司向国内转移封装测试业务，其重要性有增无减，仍是IC产业强项。 境外半导体制造商以及封装代工业纷纷将其封装产能转移至中国，近年来，飞思卡尔、英特尔、意法半导体、英飞凌、瑞萨、东芝、三星、日月光、快捷、国家半导体等众多国际大型半导体企业在上海、无锡、苏州、深圳、成都、西安等地建立封测基地，全球前20大半导体厂商中已有14家在中国建立了封测企业，长三角、珠三角地区仍然是封测业者最看好的地区，拉动了封装产业规模的迅速扩大。 二.电子封装的分类 一般来说微电子封装可以分为几个层次: 零级封装、一级封装、二级封装和三级封装( 如图1 所示) 。零级封装指芯片级的连接; 一级封装指单芯片或多芯片组件或元件的封装; 二级封装指印制电路板级的封装; 三级封装指整机的组装。一般将0 级芯片级和1级元器件级封装形式称为“封装技术”, 而将2 级印制板级和3 级整机级封装形式称为“组装技术”。
电子封装和组装中的微连接技术 Microjoining Technology in Electronics Packaging and Assembly 王春青田艳红孔令超 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院微连接研究室，150001 李明雨 哈尔滨工业大学深圳研究生院，518055 摘要 材料的连接在微电子器件封装和组装制造中是关键工艺之一，由于材料尺寸非常微细，连接过程要求很高的能量控制精度、尺寸位置控制精度，在连接过程上体现出许多的特殊性，其研究已经成为一门较为独立的方向：微连接。本文介绍了在微电子封装和组装的连接技术上近年来的研究结果。 0 前言 连接是电子设备制造中的关键工艺技术，印制电路板上许多集成电路器件、阻容器件以及接插件等按照原理电路要求通过软钎焊(Soldering)等方法连接构成完整的电路；在集成电路器件制造中，芯片上大量的元件之间通过薄膜互连工艺连接成电路，通过丝球键合(Wire/Ball Bonding)、倒扣焊(Flip Chip)等方式将信号端与引线框架或芯片载体上的引出线端相互连接，实现封装。连接同时起到电气互连和机械固定连接的作用，绝大多数采用钎焊、固相焊、精密熔化焊等冶金连接方法，也有导电胶粘接、记忆合金机械连接等方法。如图0-1是一个集成电路中可能的互连焊点的示意图。- 图0-1 电子封装和组装中的连接技术 连接又是决定电子产品质量的关键一环。在一个大规模集成电路中少则有几十个焊点、多则有上千个焊点，而在印制电路板上则可能有上万个焊点。这些焊点虽然只起到简单的电气连接作用和机械固定作用，但其影响却非常重要，甚至只要有一个焊点失效就有可能导致整个元器件或者整机停止工作。而另一方面，焊接又是电子生产工艺中研究最为薄弱之处，在电子器件或电子整机的所有故障原因中，约70%以上为焊点失效所造成。 因此，随着电子工业的大规模发展和对电子产品可靠性的更高要求，电子产品焊接技术引起了人们的极大重视，已经在开展系统的研究：从事微电子生产工艺的科技工作者称之为 微电子焊接，而在焊接领域被称为微连接。 微电子器件封装和组装时要连接的材料的尺寸极其微小，在微米数量级；要求的精度很高，已达到纳米的数量级。连接的过程时间非常短、对加热能量等的控制要求非常精确。连
轉注成形應用於電子封裝技術 前言 轉注(compression)成形是從壓縮成形改良而來，在轉注成形裡的加熱是在模中加熱再加工壓縮，但是缺點在於膠溫不均，以及加工時間太長，所以才有了轉注成形的改良，轉注(transfer)成形在成形品的尺寸精度、埋入物等可合理成形壓縮成形法難成的物品，預先關閉模子，將預熱的熱硬化性成形材料投入材料室(pot)，加熱軟化，以柱塞加壓，經豎澆口、橫澆道，導入模中，在此加熱一定時間而硬化，但後因射出成形法的實用化，逐漸被取代，現在只能應用在有限的地方，而這次我們專題的內容，主要著重在電子封裝的封膠技術。 隨著IC產品需求量的日益提昇，推動了電子構裝產業的蓬勃發展。而電子製造技術的不斷發展演進，在IC晶片「輕、薄、短、小、高功能」的要求下，亦使得構裝技術不斷推陳出新，以符合電子產品之需要並進而充分發揮其功能。構裝之目的主要有下列四種： （1）電力傳送 （2）訊號輸送 （3）熱的去除 （4）電路保護 IC構裝依使用材料可分為陶瓷（ceramic）及塑膠（plastic）兩種，而目前商業應用上則以塑膠構裝為主。以塑膠構裝中打線接合為例，其步驟依序為晶片切割（die saw）、黏晶（die mount / die bond）、銲線（wire bond）、封膠（mold）、剪切/成形（trim / form）、印字（mark）、電鍍（plating）及檢驗（inspection）等。以下依序對構裝製程之各個步驟做一說明： 晶片切割（Die Saw） 晶片切割之目的為將前製程加工完成之晶圓上一顆顆之 晶粒 （die）切割分離。欲進行晶片切割，首先必須進行晶圓黏片， 而後再送至晶片切割機上進行切割。切割完後之晶粒井然有序 排列於膠帶上，而框架的支撐避免了 膠帶的皺摺與晶粒之相 互碰撞。 黏晶（Die Dond） 黏晶之目的乃將一顆顆之晶粒置於導線架上並以銀膠 （epoxy）黏著固定。黏晶完成後之導線架則經由傳輸設備送 至彈匣（magazine）內，以送至下一製程進行銲線。
第一章绪论 1、封装技术发展特点、趋势。（P8） 发展特点：①、微电子封装向高密度和高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向引出向面阵列排列发展；②、微电子封装向表面安装式封装（SMP）发展，以适合表面安装技术（SMT）；③、从陶瓷封装向塑料封装发展；④、从注重发展IC芯片向先发展后道封装再发展芯片转移。 发展趋势：①、微电子封装具有的I/O引脚数将更多；②、应具有更高的电性能和热性能；③、将更轻、更薄、更小；④、将更便于安装、使用和返修；⑤、可靠性会更高；⑥、性价比会更高，而成本却更低，达到物美价廉。 2、封装的功能（P19） 电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。 3、封装技术的分级（P12） 零级封装：芯片互连级。 一级封装：将一个或多个IC芯片用适宜的材料（金属、陶瓷、塑料或它们的组合）封装起来，同时在芯片的焊区与封装的外引脚间用如上三种芯片互连方法（WB、TAB、FCB）连接起来使之成为有实用功能的电子元器件或组件。 二级封转：组装。将上一级各种微电子封装产品、各种类型的元器件及板上芯片（COB）一同安装到PWB或其它基板上。 三级封装：由二级组装的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的，立体组装。4、芯片粘接的方法（P12） 只将IC芯片固定安装在基板上：Au-Si合金共熔法、Pb-Sn合金片焊接法、导电胶粘接法、有机树脂基粘接法。 芯片互连技术：主要三种是引线键合（WB）、载带自动焊（TAB）和倒装焊（FCB）。早期有梁式引线结构焊接，另外还有埋置芯片互连技术。 第二章芯片互连技术（超级重点章节） 1、芯片互连技术各自特点及应用 引线键合：①、热压焊：通过加热加压力是焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层使压焊的金属丝和焊区金属接触面的原子间达到原子引力范围，从而使原子间产生引力达到键合。两金属界面不平整，加热加压可使上下金属相互镶嵌；加热温度高，容易使焊丝和焊区形成氧化层，容易损坏芯片并形成异质金属间化合物影响期间可靠性和寿命；由于这种焊头焊接时金属丝因变形过大而受损，焊点键合拉力小（＜0.05N/点），使用越来越少。②、超声焊：利用超声波发生器产生的能量和施加在劈刀上的压力两者结合使劈刀带动Al丝在被焊区的金属化层表明迅速摩擦，使Al丝和Al膜表面产生塑性形变来实现原子间键合。与热压焊相比能充分去除焊接界面的金属氧化层，可提高焊接质量，焊接强度高于热压焊；不需要加热，在常温下进行，因此对芯片性能无损害；可根据不同需要随时调节 键合能量，改变键合条件来焊接粗细不等的Al 丝或宽的Al带；AL-AL超声键合不产生任何化合 物，有利于器件的可靠性和长期使用寿命。③、 金丝球焊：球焊时，衬底加热，压焊时加超声。 操作方便、灵活、焊点牢固，压点面积大，又无 方向性，故可实现微机控制下的高速自动化焊接； 现代的金丝球焊机还带有超声功能，从而具有超 声焊的优点；由于是Au-Al接触超声焊，尽管加 热温度低，仍有Au-Al中间化合物生成。球焊用 于各类温度较低、功率较小的IC和中、小功率晶 体管的焊接。 载带自动焊：TAB结构轻、薄、短、小，封装高 度不足1mm；TAB的电极尺寸、电极与焊区节距均 比WB大为减小；相应可容纳更高的I/O引脚数， 提高了TAB的安装密度；TAB的引线电阻、电容 和电感均比WB小得多，这使TAB互连的LSI、VLSI 具有更优良的高速高频电性能；采用TAB互连可 对各类IC芯片进行筛选和测试，确保器件是优质 芯片，大大提高电子组装的成品率，降低电子产 品成本；TAB采用Cu箔引线，导热导电性能好， 机械强度高；TAB的键合拉力比WB高3~10倍， 可提高芯片互连的可靠性；TAB使用标准化的卷 轴长度，对芯片实行自动化多点一次焊接，同时 安装及外引线焊接可实现自动化，可进行工业化 规模生产，提高电子产品的生产效率，降低产品 成本。TAB广泛应用于电子领域，主要应用与低 成本、大规模生产的电子产品，在先进封装BGA、 CSP和3D封装中,TAB也广泛应用。 倒装焊：FCB芯片面朝下，芯片上的焊区直接与 基板上的焊区互连，因此FCB的互连线非常短， 互连产生的杂散电容、互连电阻和电感均比WB 和TAB小的多，适于高频高速的电子产品应用； FCB的芯片焊区可面阵布局，更适于搞I/O数的 LSI、VLSI芯片使用；芯片的安装互连同时进行， 大大简化了安装互连工艺，快速省时，适于使用 先进的SMT进行工业化大批量生产；不足之处如 芯片面朝下安装互连给工艺操作带来一定难度， 焊点检查困难；在芯片焊区一般要制作凸点增加 了芯片的制作工艺流程和成本；此外FCB同各材 料间的匹配产生的应力问题也需要很好地解决 等。 2、WB特点、类型、工作原理（略）、金丝球焊主 要工艺、材料（P24） 金丝球焊主要工艺数据：直径25μm的金丝焊接 强度一般为0.07~0.09N/点，压点面积为金丝直 径的2.5~3倍，焊接速度可达14点/秒以上，加 热温度一般为100℃，压焊压力一般为0.5N/点。 材料：热压焊、金丝球焊主要选用金丝，超声焊 主要用铝丝和Si-Al丝，还有少量Cu-Al丝和 Cu-Si-Al丝等。 3、TAB关键材料与技术（P29） 关键材料：基带材料、Cu箔引线材料和芯片凸点 金属材料。 关键技术：①芯片凸点制作技术②TAB载带制作 技术③载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和 载带外引线的焊接技术。 4、TAB内外引线焊接技术（P37） ①内引线焊接（与芯片焊区的金属互连）：芯片凸 点为Au或Ni-Au、Cu-Au等金属，载带Cu箔引线 也镀这类金属时用热压焊（焊接温度高压力大）； 载带Cu箔引线镀0.5μm厚的Pb-Sn或者芯片凸 点具有Pb-Sn时用热压再流焊（温度较低压力较 小）。 焊接过程：对位→焊接→抬起→芯片传送 焊接条件：主要由焊接温度（T）、压力（P）、时 间（t）确定，其它包括焊头平整度、平行度、焊 接时的倾斜度及界面的侵润性，凸点高度的一致 性和载带内引线厚度的一致性也影响。 T=450~500℃，P≈0.5N/点，t=0.5~1s 焊接后焊点和芯片的保护：涂覆薄薄的一层环氧 树脂。环氧树脂要求粘度低、流动性好、应力小 切Cl离子和α粒子含量小，涂覆后需经固化。 筛选测试：加热筛选在设定温度的烘箱或在具有 N2保护的设备中进行；电老化测试。 ②外引线焊接（与封装外壳引线及各类基板的金 属化层互连）：供片→冲压和焊接→回位。 5、FCB特点、优缺点（略，同1） 6、UBM含义概念、结构、相关材料（P46） UBM（凸点下金属化）：粘附层-阻挡层-导电层。 粘附层一般为数十纳米厚度的Cr、Ti、Ni等；阻 挡层为数十至数百纳米厚度的Pt、W、Pd、Mo、 Cu、Ni等；导电层金属Au、Cu、Ni、In、Pb-Sn 等。 7、凸点主要制作方法（P47—P58） 蒸发/溅射凸点制作法、电镀凸点制作法、化学镀 凸点制作法、打球（钉头）凸点制作法、置球及 模板印刷制作焊料凸点、激光凸点制作法、移置 凸点制作法、柔性凸点制作法、叠层凸点制作法、 喷射Pb-Sn焊料凸点制作法。 8、FCB技术及可靠性（P70—P75） 热压FCB可靠性、C4技术可靠性、环氧树脂光固 化FCB可靠性、各向异性导电胶FCB可靠性、柔 性凸点FCB可靠性 9、C4焊接技术特点（P61） C4技术，再流FCB法即可控塌陷芯片连接特点： ①、C4除具有一般凸点芯片FCB优点外还可整个 芯片面阵分布，再流时能弥补基板的凹凸不平或 扭曲等；②、C4芯片凸点采用高熔点焊料，倒装 再流焊时C4凸点不变形，只有低熔点的焊料熔 化，这就可以弥补PWB基板的缺陷产生的焊接不 均匀问题；③、倒装焊时Pb-Sn焊料熔化再流时 较高的表面张力会产生“自对准”效果，这使对 C4芯片倒装焊时的对准精度要求大为宽松。 10、底封胶作用（P67） 保护芯片免受环境如湿气、离子等污染，利于芯
本设计主要阐述了国内外的新型封转技术，包括电子封转技术以及光电子封装技术在现阶段的发展和未来的发展方向和趋势。光电子封装在光通信系统下的不同类级别的封装，从而更快的传输速率，更高的性能指标、更小的外形尺寸和增加光电集成的水平和低成本的封装工艺技术。使得光电子封装系统拥有高效、稳定、自动化程度高的特点，从而适合市场的变换跟需求。 关键词光电子封装光通信系统高性能低成本高效自动化
摘要 (2) 绪言 (4) 一.新型封装技术 (5) 1.1电子封装技术 (5) 1.2光电子封装技术 (6) 二.光电子封装技术的现状 (6) 三.光电子器件封装技术 (7) 四.光电子封装在未来的生产中的发展前景 (9) 五.国内外光电子封装设备厂家 (10) 参考文献11
绪言 光电子封装是把光电器件芯片与相关的功能器件和电路经过组装和电互连集成在一个特制的管壳内,通过管壳内部的光学系统与外部实现光连接。光电子封装是继微电子封装之后的一项迅猛发展起来的综合高科技产业,光电子封装不但要求将机械的、热的及环境稳定性等因素在更高层次结合在一起,以发挥电和光的功能;同时需要成本低、投放市场快。随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对电子组装质量的要求也越来越高。所以电子封装的新型产业也出现了，叫电子封装测试行业。可对不可见焊点进行检测。还可对检测结果进行定性分析，及早发现故障。现今在电子封装测试行业中一般常用的有人工目检，在线测试，功能测试，自动光学检测等，其人工目检相对来说有局限性，因为是用肉眼检查的方法，但是也是最简单的。电子封装的主要制造技术，内容包括电子制造技术概述、集成电路基础、集成电路制造技术、元器件封装工艺流程、元器件封装形式及材料、光电器件制造与封装、太阳能光伏技术、印制电路板技术以及电子组装技术。使用光电子封装，对于产品的有效性使用，及保养性，都是具有十分重要的意义的。
107电子技术柔性电子封装技术研究进展与展望 袁 杰 （浙江宇视科技有限公司,杭州 310051） 摘 要：柔性电子封装技术作为电子制造工艺中的发展趋势，其凭借着独有的的柔性也即延展性，在多个战略领域的应用前景都非常可观。但是如今柔性电子技术的可弯曲及可延展特性对其封装技术提出了更高要求。以柔性电子封装技术为重点，阐述了柔性电子封装技术的发展趋势和研究进展，综述柔性电子制造中的特殊工艺制程，展望了包括以有限元结构分析夹杂对岛-桥结构延展性的影响等封装技术的发展趋势。 关键词：电子制造工艺；柔性电子；封装技术 DOI:10.16640/https://www.doczj.com/doc/d34776737.html,ki.37-1222/t.2017.15.099 0 引言 如今柔性电子皮肤、柔性电子显示器等柔性电子技术正受到市场关注和青睐。所谓柔性电子封装技术主要是由柔性基板、交联导电体和电子器件组成。提高柔性器件的可延展性可以在有预应力的柔性基底上设计非共面电路布局。但是在实践过程中，电子制造工艺中的填充和覆盖封装材料、纳米级厚度金属薄膜的屈服强度都会影响器件的可延展性。本文重点讨论优化柔性电子器件结构、提高其延展性，以期对柔性电子器件的设计提供理论支撑。 1 柔性电子封装技术的发展趋势 随着科学技术和电子封装行业竞争日益激烈，电子封装获得空前的发展规模和前景, 电子封装的应用进展也越来越明朗化。过去的电子封装技术仅仅能够实现电子设备密封的效果。而因为其密封使用的材料为金属、玻璃及陶瓷，较容易受到温度、酸碱度这些影响因素而被动引起一些变化， 不利于电子封装的进行。为了能够起到保证电子设备的整体质量，新型环氧树脂材料应用的电子封装应运而生。随着力学、材料学等科学技术的发展，对电子封装材料的可延展性提出了新的要求和挑战，所谓可延展性是指使得电子封装器件无论面临着拉、压、弯、扭转等一系列可能出现的变形下仍然能维持自身良好性能，大大提高电子器件的易携带性和较高的环境适应性。 柔性电子封装技术在国内的市场地位仍处于起步阶段，还有很大的发展空间。其一般设计原理和运行机理是将具备柔性或可延展性的塑料或者薄金属这类基板上制作相应的电子器件。具体来说，可延展柔性电子技术并非用以取代目前的硅芯片技术，而是对硅基体结构的改进，是基于软质柔性基板上集成微结构的原理，以避免传统的非柔性硅基芯片材料所出现的厚、脆的缺点，在实现可延展性的同时还同时具有轻薄、抗震的效果，经济成本低，操作简便易行。 展望未来柔性电子封装技术的发展趋势，必将坚持以用户体验为设计起点，实现更加人性化的目的，例如柔性传感器、柔性电子眼、可穿戴电子衣、柔性电子纸、柔性电路板、人造肌肉、柔性心脏监测衣、柔性键盘和柔性电子显示器等。与传统电子器件相比，其独特的柔性和延展性使可延展柔性电子器件在通信和信息、生物医药、机械制造、航空航天和国防安全等领域具有非常广泛和良好的应用前景。 2 柔性电子封装技术的研究进展 （1）硬薄膜屈曲结构。硬薄膜屈曲结构是指借助转印技术使得硅等硬薄膜条在弹性软基底上形成周期性的正弦曲线来获得所应具备的柔性。美国的两位教授在此基础上作出了新的变革，他们建议采用基于软印刷术的转印方法来完成柔性电子器件的封装，并经过反复的实验证明了这项技术在实践中能够在柔性基底上产生硅带屈曲波，以实现对各类电子集成材料都能够实现集成到曲面上的效果。并且，这一效果在后期变形的过程中能够通过改变硅带屈曲波的波长和幅值的方式防止拉伸割断，产生较大的压缩性能，在内在机理上，其实是通过实现与基件平面方向纵向的运动过程与变形维度将内部本身的力量予以消解。在这一设计形式下的硅薄膜材料便能够符合五分之一的拉压应变。 （2）岛桥结构。柔性电子封装技术中的岛桥结构，其基本原理是将能够实现弯曲的多根导线串联起多个微电子结构，最终形成了岛桥结构，所以是非常生动形象的。这些导线的可弯曲性使得微电子结构所连接起来而形成岛桥结构增强电子器件的可延展性，提升柔性的程度。但是这一方式虽然在一定程度上取得了一些成效，但是岛桥结构而形成的集成密度较其他结构相对要小，难以应用于覆盖率相对高的应用。 （3）开放网格结构。开放网格结构就是将硅基半导体薄膜这一电子器件材料改进为开放网格式结构。这一结构柔性的提升和可延展性的实现，最根本的是薄膜材料本身在变形时的面内转动，这就好比人们使用剪刀时候的自身转动过程。所以说，开放式网格结构的形状上有其特殊性，也需要改进设计为类似于剪刀形状的细长外形，因此不一定包含柔性基底，因此对于很多结构并不适用。 3 对柔性电子封装技术的展望 （1）局部多层封装结构。由于目前的柔性电子封装技术中常见的非共面薄膜-基底结构在完成封装后会出现延展性降低，难以继续承受较强负荷，为此提供一种新思维，解决上述问题。即局部多层封装，它通过将该薄膜基底的上位部分的电子封装区域软化，同时对下位部分再进行适度硬化,提高整体柔性。但是值得在今后继续开展实验以验证这一结构在应用领域的有效性，这是由于局部多层封装结构还有一些技术漏洞，若下位封装弹性模量或厚度过大,而在受压拉伸的过程中薄膜反而会出现高阶屈曲继而催生更大的弯曲应力，适得其反。 （2）夹杂对岛-桥结构延展性的影响。通过建立有限元模型的方式，将夹杂区域看作是圆形的桥下区域,并且从夹杂刚度、位置和封装方式等维度进行立体化的分析，其结果显示为以下两点，一是在增大夹杂刚度时岛桥结构的最大等效应力相应增强，延展性降低；二是在夹杂位置上若集成掩埋深度提高，那么封装结构顶部的整体应变水平就越大，岛桥的延展性也会随之降低。除此之外今后还应当进一步探讨空洞现象对于岛-桥结构的柔性度的影响。 （3）粘弹性参数的变化。柔性电子封装技术中电子器件基底部分与所使用的封装材料其粘弹性特质，其在多种拉伸的速率下，粘弹性参数所反映的力学和结构延展性变化程度不同：一定的总拉伸量下加载速率越大、一定应变速率下基底与封装材料的瞬时模量越高，薄膜的应力、应变水平越高,薄膜下降高度越小,结构的极限延展量越小。并引入了一个表征延展性劣化的无量纲参数,给出了它随拉伸应变率变化的关系曲线;封装材料与基底材料在一定应变速率范围内的瞬时模量峰值之比越高,薄膜的最大主应变增强得越多而薄膜面下降的位移越小;松弛阶段桥顶应力值、高度均随松弛时间而“衰减”至与静态拉伸时状态。 4 结语 （下转第276页）