电子封装材料封装工艺及其发展25页PPT

固晶 焊线 树脂 基材
目录
一、 LED封装简介 二、 LED封装材料 三、 LED封装工艺流程
一、LED封装简介
W&J
1.LED封装之目的: – 将半导体芯片封装程可以供商业使用之电子组件 – 保护芯片防御辐射,水气,氧气,以及外力破坏 – 提高组件之可靠度 – 改善/提升芯片性能 – 提供芯片散热机构 – 设计各式封装形式,提供不同之产品应用
三、LED封装工艺流程
6.分bin
W&J
测试的目的是：对经过封装和老化试验的LED进行光电参数、外形尺寸 的检验，按照设定要求将成品材料分成不同的BIN。满足客户的需求。 同时将电性不良剔除。
三、LED封装工艺流程
7.包装
W&J
在管壳上打印器件型号、出厂日期等标记，进行成品的计数包 装，包装袋内放入干燥剂和标签，经过品管检验后封口，对于 超高亮LED还需要防静电包装。
初烤：初烤又称为固化，3Φ、5Φ的产品初烤温度为125℃/60分钟； 8Φ—10Φ的产品，初烤温度为110℃/30分钟+125℃/30分钟。
长烤：离模后进行长烤(又称后固化)，温度为125℃/6-8小时，目的是让环 氧树脂充分固化，同时对LED进行热老化。 后固化对于提高环氧树脂与支架(或PCB)的粘结强度非常重要。
三、LED封装工艺流程
5.切割
W&J
切割之目的：将整片的PCB或者支架切割成单颗材料 切割有两部分：前切、后切 前切：行业俗称一切，实际是半导体封装技术中的切筋环节。LED 支架在加工时，一个模具一次可以同时生产很多支架，它们是连接 在一起的，切筋的目的就是将其一个个分开。 Lamp封装LED和SMD封装LED的前切方法不同。Lamp-LED采用切筋切 断LED支架的连筋。SMD-LED是采用划片，在一片PCB板上用划片机 完成前切工作。 后切：行业俗称二切，是根据客户的要求调整LED管脚长短的过程。

方形平面封装，引脚密集，适 用于高密度集成电路。
TQFP
薄型方形平面封装，厚度更薄， 适用于要求更小封装尺寸的应 用。
BGA
球栅阵列封装，引脚以焊球形式存在，适用于高速 和高密度的应用。
CSP
芯片级封装，芯片表面直接焊接，尺寸更小，适用 于小型化的应用。
封装材料
1 塑封料
用于封装芯片的塑料材料，具有良好的绝缘和保护性能。
通过精确的手工焊接过程， 将芯片和基板连接，确保稳 定的电连接。
制备小型焊球，用于连接焊球上形成保护层，确保电连接的稳定性和可 靠性。
将焊球与芯片焊接在一起，实现稳定的电连接并 保护芯片。
封装种类
DIP
双列直插封装，适用于连接较 粗的引脚。
QFP
2 金属材料
用于封装芯片的金属材料，具有良好的散热性能和电导性。
应用领域
通讯
IC封装技术在通信设备中的应 用广泛，包括移动通信和网络 设备。
汽车电子
汽车电子领域对封装技术的要 求越来越高，应用于车载电子 控制系统和安全系统等。
多媒体
音视频设备和娱乐系统广泛采 用IC封装技术，实现高质量的 音视频处理和输出。
工艺流程
1
热压封装工艺流程
通过热压技术将芯片与封装基板结合，实现电连接和封装保护。
2
焊球压装工艺流程
使用焊球将芯片与基板连接，提供稳定的电连接并实现封装保护。
3
直立式封装工艺流程
将芯片直立安装在基板上，实现更高的功率密度和封装效果。
主要工艺
1 脱模
2 人工对焊
3 焊球制备
从封装模具中取出芯片，准 备封装过程。
动力电子
动力电子设备中常用的电源模块封装技术可以提供 高效率和高可靠性的电能转换。

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金属材料的可靠性较高，能够承 受较高的温度和压力，因此在高 集成度的芯片封装中广泛应用。
高分子材料
高分子材料在微电子封装中主要用于 绝缘、密封和塑形。常见的高分子材 料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚四氟 乙烯等，它们具有良好的绝缘性能和 化学稳定性。
高分子材料成本较低，加工方便，因 此在低端和大规模生产中应用较广。
板级封装
1
板级封装是指将多个芯片或模块安装在同一基板 上，并通过基板与其他器件连接的系统封装类型。
2
板级封装具有制造成本低、易于维修和更换等优 点，因此在消费电子产品中应用广泛。
3
常见的板级封装类型包括双列直插式封装 （DIP）、小外形封装（SOP）、薄型小外形封 装（TSOP）等。
系统级封装
系统级封装是指将多个芯片、模块和其他元器件集成在一个封装体内，形成一个完 整的系统的封装类型。
微电子封装技术的应用领域
通信
高速数字信号处理、 光通信、无线通信等。
计算机
CPU、GPU、内存条 等计算机硬件的封装 和互连。
消费电子
智能手机、平板电脑、 电视等消费电子产品 中的集成电路封装。
汽车电子
汽车控制单元、传感 器、执行器等部件的 封装和互连。
医疗电子
医疗设备中的传感器、 控制器、执行器等部 件的封装和互连。
详细描述
芯片贴装是将微小芯片放置在基板上的过程，通常使用粘合剂将芯片固定在基板 上，以确保芯片与基板之间的电气连接。这一步是封装工艺中的关键环节，因为 芯片的正确贴装直接影响到后续的引线键合和整体封装质量。
引线键合
总结词
引线键合是将芯片的电路与基板的电路连接起来的工艺过程。
详细描述
引线键合是通过物理或化学方法将芯片的电路与基板的电路连接起来的过程。这一步通常使用金属线或带状线， 通过焊接、超声波键合或热压键合等方式将芯片与基板连接起来，以实现电气信号的传输。引线键合的质量直接 影响着封装产品的性能和可靠性。

医疗领域
微电子封装技术为医疗设备提 供高可靠性、小型化的解决方 案，如医学影像设备、诊断仪 器等。
航空航天领域
在航空航天领域，微电子封装 技术用于制造高精度、高稳定
的导航、控制和监测系统。
先进封装技术介绍
3D封装
通过在垂直方向上堆叠 芯片，实现更小体积、 更高性能的封装方式。
晶圆级封装
将整个芯片或多个芯片 直接封装在晶圆上，具 有更高的集成度和更小
BGA封装技术案例
总结词
高集成度、高可靠性
详细描述
BGA（Ball Grid Array）封装技术是一种高集成度的封装形式，通过将芯片粘接在基板上，并在芯片 下方布设球状焊球实现电气连接。BGA封装技术具有高集成度、高可靠性和低成本的特点，广泛应用 于处理器、存储器和高速数字电路等领域。
更轻便的设备需求。
A
B
C
D
更高可靠性
随着设备使用时间的延长，封装技术需要 不断提高产品的可靠性和寿命，以满足长 期使用的需求。
更低成本
随着市场竞争的加剧，封装技术需要不断 降低成本，以提高产品的市场竞争力。
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封装技术面临的挑战与解 决方案
技术挑战
集成度散热 、信号传输等问题。
关注法规与环保要求
及时了解和遵守各国法规与环保要求，确保 企业的可持续发展。
05
封装技术案例分析
QFN封装技术案例
总结词
小型化、薄型化、低成本
详细描述
QFN（Quad Flat Non-leaded）封装技术是一种常见的无引脚封装形式，具有小型化、薄型化和低成本的特点 。它通过将芯片直接粘接在基板上，实现芯片与基板间的电气连接。QFN封装技术广泛应用于消费电子、通信和 汽车电子等领域。

在芯片粘贴时，用盖印、丝网印刷、点胶 等方法将胶涂布于基板的芯片座中，再将芯片 置放在玻璃胶之上，将基板加温到玻璃熔融温 度以上即可完成粘贴。由于完成粘贴的温度要 比导电胶高得多，所以它只适用于陶瓷封装中。 在降温时要控制降温速度，否则会造成应力破 坏，影响可靠度。
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第二章 封装工艺流程
2.4 芯片互连 芯片互连是将芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线
将其切割成合适的大小放置于芯片 与基座之间，然后再进行热压接合。采 用固体薄膜导电胶能自动化大规模生产。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，高温下会引 起粘接可靠度下降，因此不适合于高可靠度封装。
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第二章 封装工艺流程
玻璃胶粘贴法
与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（ 后面我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃 粉。它是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu 等）与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。
三种导电胶的特点是：化学接合、具有导电功能。
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第二章 封装工艺流程
导电胶贴装工艺
膏状导电胶： 用针筒或注射器将粘贴剂涂布到芯
片焊盘上（不能太靠近芯片表面，否则 会引起银迁移现象），然后用自动拾片 机（机械手）将芯片精确地放置到焊盘 的粘贴剂上，在一定温度下固化处理 （150℃ 1小时或186℃半小时）。 固体薄膜：
3
第二章 封装工艺流程
2.2 芯片切割
2.2.1、为什么要减薄
半导体集成电路用硅片4吋厚度为520μm，6吋厚度为 670μm。这样就对芯片的切分带来困难。因此电路层制作完 成后，需要对硅片背面进行减薄，使其达到所需要的厚度， 然后再进行划片加工，形成一个个减薄的裸芯片。
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第二章 封装工艺流程

Thank You !
在没找到重新开始的理由前，别给自己太多退却的借口。就在那一瞬间，我仿佛听见了全世界崩溃的声音。因为穷人很多，并且穷人没有钱，所以，他们才会在网络上聊 了答应自己要做的事情，别忘了答应自己要去的地方，无论有多难，有多远。分手后不可以做朋友，因为彼此伤害过；不可以做敌人，因为彼此深爱过，所以只好成了最 只有站在足够的高度才有资格被仰望。渐渐淡忘那些过去，不要把自己弄的那么压抑。往往原谅的人比道歉的人还需要勇气。因为爱，割舍爱，这种静默才是最深情的告 时光已成过往，是我再也回不去的远方。不要把自己的伤口揭开给别人看，世界上多的不是医师，多的是撒盐的人。这世界，比你不幸的人远远多过比你幸运的人，路要 的那一步很激动人心，但大部分的脚步是平凡甚至枯燥的，但没有这些脚步，或者耐不住这些平凡枯燥，你终归是无法迎来最后的'那些激动人心。一个人害怕的事，往往 都会有乐观的心态，每个人也会有悲观的现状，可事实往往我们只能看到乐观的一面，却又无视于悲观的真实。从来没有人喜欢过悲观，也没有人能够忍受悲观，这就是 就会缅怀过去，无论是幸福或是悲伤，苍白或是绚烂，都会咀嚼出新的滋味。要让事情改变，先改变我自己；要让事情变得更好，先让自己变得更好。当日子成为照片当 背对背行走的路人，沿着不同的方向，固执的一步步远离，再也没有回去的路。想要别人尊重你，首先就要学会尊重别人。所有的胜利，与征服自己的胜利比起来，都是 与失去自己的失败比起来，更是微不足道。生命不在于活得长与短，而在于顿悟的早与晚。既不回头，何必不忘。既然无缘，何须誓言。感谢上天我所拥有的，感谢上天 千万条，成功的人生也有千万种，选对适合自己的那条路，走好自己的每段人生路，你一定会是下一个幸福宠儿。活在别人的掌声中，是禁不起考验的人。每一次轻易的 笔。什么时候也不要放弃希望，越是险恶的环境越要燃起希望的意志。现实会告诉你，没有比记忆中更好的风景，所以最好的不要故地重游。有些记忆就算是忘不掉，也 满，现实很骨感。我落日般的忧伤就像惆怅的飞鸟，惆怅的飞鸟飞成我落日般的忧伤。舞台上要尽情表演，赛场上要尽力拼搏，工作中要任劳任怨，事业上要尽职尽责。 乐，今天的抗争为了明天的收获！积德为产业，强胜于美宅良田。爱情永远比婚姻圣洁，婚姻永远比爱情实惠。爱有两种，一种是抓住，你紧张他也紧张；一种是轻松拖 人无忧，智者常乐。并不是因为所爱的一切他都拥有了，而是所拥有的一切他都爱。原来爱情不是看见才相信，而是相信才看得见。磨难是化了妆的幸福。如果你明明知 者选择说出来，或者装作不知道，万不要欲言又止。有时候留给别人的伤害，选择沉默比选择坦白要痛多了。我爱自己的内心，慢慢通过它，慢慢抵达世界，或者，抵达 我忘记一切，时间不会改变痛，只会让我适应痛。人生不容许你任性，接受现实，好好努力。曾经以为爱情是甜蜜，幸福的，不知道它也会伤人，而且伤的很痛，很痛。 出的代价却是好些年的失败。时间几乎会愈合所有事情，请给时间一点时间。蚁穴虽小，溃之千里。多少人要离开这个世间时，都会说出同一句话，这世界真是无奈与凄 ，孵出来的却是失败。太完美的爱情，我不相信，途中聚聚散散难舍难分，终有一天会雨过天晴。我分不清东南西北，却依然固执的喜欢乱走。若是得手，便是随手可丢 有。爱情不是寻找共同点，而是学会尊重不同点。总有一天我会从你身边默默地走开，不带任何声响。我错过了狠多，我总是一个人难过,3、戏路如流水，从始至终，点 本性未变，终归大海。一步一戏，一转身一变脸，扑朔迷离。真心自然流露，举手投足都是风流戏。一旦天幕拉开，地上再无演员。 相信自己有福气，但不要刻意拥有

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（1）单层结构载带（Cu箔） 仅为一层铜带，其上腐蚀出
引线图案以及支撑结构。方法是 将光刻胶涂在铜带的两侧。将要 刻蚀掉的部分曝光，腐蚀后留下 引线图案。 优点：价位低，热稳定性好，适 用于高温键合； 缺点：全部引线与金属支撑架相 连接，妨碍了带上器件的测试检 验和通电老化；易变形。
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（2）双层结构载带（Cu-PI双层）
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芯片互连常见的方法 引线键合（WB wire bonding）
倒装芯片键合(FCB flip chip bonding，C4)
载带自动键合（TAB tape automate bonding）
这三种连接技术对于不同的封装形式和集成电
路芯片集成度的限制各有不同的应用范围。
打线键合适用引脚数为3-257；载带自动键合
一般工艺方法
-陶瓷基板芯片座上镀金膜
-将芯片放置在芯片座上
-热氮气氛中（防氧化）加热并使粘贴表面产生摩擦（去 除粘贴表面氧化层）
-约430℃时出现金-硅反应液面，液面移动时，硅逐渐扩
散至金中而形成紧密结合。 .
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预型片法
为获得最佳粘结效果，IC芯片背面常先镀有一层薄 层的金并在基板的芯片承载座上植入预型片，预型 片是面积约为芯片三分之一的金2wt%硅合金薄片 。
封胶的材料一般为环氧树脂和硅橡胶。用盖印或点胶的方 法涂布，可覆盖整个芯片或仅涂布完成内引脚键合的芯片表 面。
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外引线焊接技术
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TAB的关键技术
芯片凸点制作技术
在进行TAB键合前须在IC芯片的键合点上或TAB载带的 内引线前端先长成键合凸块。
通常TAB载带技术也据此区分为凸块化载带与凸块化 芯片TAB两大类。

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2.2 元器件引线搪锡工艺
锡和锡铅合金为最佳的可焊性镀层，其厚度 为5～7μm。
镀金引线的搪锡（除金）：
金镀层是抗氧化性很强的镀层，与SnPb焊料 有很好的润湿性，但直接焊接金镀层时， SnPb合金对金镀层产生强烈的溶解作用，金 与焊料中的Sn金属结合生成AuSn4合金，枝晶 状结构，其性能变脆，机械强度下降。为防 止金脆现象出现，镀金引线在焊接前必须经 过搪锡除金处理。
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3.2 元器件表面安装（SMT）
焊膏的成分
焊料合金（SnPb、SnPbAg等） 活化剂（松香、三乙醇胺等） 增粘剂（松香醇、聚乙烯等） 溶剂（丙三醇、乙二醇等） 摇溶性附加剂（石蜡软膏基剂）
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3.2 元器件表面安装（SMT）
3.2.4 焊膏印刷工艺
焊膏印刷工艺要求
印刷时膏量均匀，一致性好； 焊膏图形清晰，相邻图形之间不粘连，并与焊盘图形基本一致； 引脚间距大于0.635mm的器件，印刷的焊膏量一般为0.8mg/m㎡，引脚间距小于
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3.1 元器件通孔插装（THT）
3.1.2 安装次序 先低后高、先轻后重、先非敏感元器件后敏感元件、先
表面安装后通孔插装、先分立元器件后集成电路。
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3.1 元器件通孔插装（THT）
3.1.3安装要求 安装高度要符合产品防震、绝缘、散热等要求及设计文件要求； 元器件加固要求：7g、3.5g及设计工艺文件的规定； 接线端子、铆钉不应作界面或层间连接用，导通孔（金属化孔）不能安装元器件； 一孔一线，孔径与引线直径的合理间隙（0.2～0.4mm） 空心铆钉不能用于电气连接； 元器件之间有至少为1.6mm的安全间距； 元器件安装后，引线伸出板面的长度应为1.5±0.8mm； 元器件安装后，引线端头采用弯曲连接时，引线弯曲长度为3.5 ～5.5d； 如底面无裸露的电路(印制导线)；元件可贴板安装(玻璃二极管除外),如底面有裸露电路,

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1.塑料球栅阵列（PBGA）工艺流程
❖ PBGA（Plastic Ball Grid Array） ❖ PBGA的载体用材料：FR-4环氧树脂，与PCB用材料相
同； ❖ 芯片通过引线键合技术连接到载体上表面； ❖ 采用塑封进行载体塑模； ❖ 采用阵列式低共熔点37Pb/63Sn焊料（约在183℃时发生
❖ 国外权威机构预测，全球CSP的市场需求量年 内将达到64.81亿枚，2004年为88.71亿枚， 2005年将突破百亿枚大关，达103.73亿枚， 2006年更可望增加到126.71亿枚。尤其在存 储器方面应用更快，预计年增长幅度将高达 54.9%。
第42页，共88页。
13.3 倒装芯片技术
❖ Flip Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯 片粘接技术。
式安置到陶瓷载体的底部。
❖ 焊料球尺寸为1mm,节距为1.27mm。
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图 CBGA结构图
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图 CBGA实例图
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3.陶瓷圆柱栅格阵列 (CCGA)工艺
❖ 陶瓷体尺寸大于32平方毫米的CBGA替代品； ❖ 采用90Pb/10Sn焊料圆柱阵列替代陶瓷载体的底面的贴
❖ 是近几年流行的BGA向小型化、薄型化发展的封装。
❖ 与BGA相比的优势：
CSP比QFP和BGA提供了更短的互连，提高了可靠性； CSP与BGA结构相同，只是节距（球中心距）、锡球直径更小、
密度更高； CSP是缩小了的BGA。
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CSP特点：
① 封装尺寸小，可满足高密封装； ② 电性能优良； ③ 测试、筛选、老化容易； ④ 散热性能优良； ⑤ 制造工艺、设备兼容性好。