电子封装材料与工艺

本书由工作在电子封装第一线的各方面专家编写，内容涉及电子封装及相关领域的材料与工艺，包括半导体、塑料、橡胶、复合材料、陶瓷和玻璃以及金属等各种材料，也包括电子封装和组装的软钎焊、电镀与沉积金属涂层、印制电路板制造、混合微电路与多芯片模块的材料和工艺、电子组件中的粘接剂、下填料和涂层以及热管理材料及系统等各种工艺技术，较充分反映了当前电子封装各方面的先进材料与工艺，不仅理论分析充分，而且有丰富的实践经验总结，是关于电子封装材料和工艺的较为全面而实用的工具书。本书对从事电子封装及相关行业的科研、生产、应用工作者都会有较高的使用价值，对高等院校相关专业的师生也具有一定的参考价值。

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。

很多电子封装材料用的都是陶瓷，玻璃以及金属。但是已经发现一种新型密封质料，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，并且对于一些特殊仪器，可直接埋入泥土中利用，并且不会腐化。这样来说，就与外界绝对隔离了。很多电子产品出产商均在为打开本身产品的外埠市场而懊恼，想打开外埠市场应该把各地的经销商开辟出来，那么就必要一套有用的分销轨制,其实电子封装产品简单的来说就是电子产品的保护罩，让电子产品免受外界环境的影响。比如化学腐蚀，比如大气环境，氧化等。为了让电子产品更好的经久耐用，提高寿命。所以电子封装工艺技术就非常的重要了。温度，气体用量等都要注意火候，大一点不行，小一点不行，多一点不行，少一点同样不行。电子技术已成为人类的名贵资源。同样，在军事范畴好像伊拉克战争所充足亮相的那样，电子产品已成为计谋资源，是决议计划之源，直接影响决议火力和机动力的先进和好坏。

微电子封装通常有五种功能，即电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。

1.电源分配

微电子封装首先要能接通电源，使芯片与电路流通电流。其次，微电子封装的不同部位所

需的电源有所不同，要能将不同部位的电源分配恰当，以减少电源的不必要损耗，这在多层布

线基板上尤为重要。同时，还要考虑接地线的分配问题。

2.信号分配

为使电信号延迟尽可能减小，在布线时应尽可能使信号线与芯片的互连路径及通过封装的I/O引出的路径达到最短。对于高频信号，还应考虑信号间的串扰，以进行合理的信号分配布线和接地线分配。

3.散热通道

各种微电子封装都要考虑器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出的问题。不同的封装结构和材料具有不同的散热效果，对于功耗大的微电子封装，还应考虑附加热沉或使用强制风冷、水冷方式，以保证系统在使用温度要求的范围内能正常工作。

4.机械支撑

微电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械支撑，并能适应各种工作环境和条件的变化。

5.环境保护

半导体器件和电路的许多参数，如击穿电压、反向电流、电流放大系数、噪声等，以及器件的稳定性、可靠性都直接与半导体表面的状态密切相关。半导体器件和电路制造过程中的许

多工艺措施也是针对半导体表面问题的。半导体芯片制造出来后，在没有将其封装之前，始终

都处于周围环境的威胁之中。在使用中，有的环境条件极为恶劣，必须将芯片严加密封和包封。所以，微电子封装对芯片的环境保护作用显得尤为重要。

反映IC的发展水平，通常都是以IC的集成度及相应的特征尺寸为依据的。集成度决定着IC的规模，而特征尺寸则标志着工艺水平的高低。自20世纪70年代以来，IC的特征尺寸几乎每4年缩小一半。RAM、DRAM和MPU的集成度每年分别递增50%和35%，每3年就推出新一代DRAM。但集成度增长的速度快，特征尺寸缩小得慢，这样，又使IC在集成度提高的同时，单个芯片的面积也不断增大，大约每年增大13%。同时，随着IC集成度的提高和功能的不断增加，IC的I/O数也随之提高，相应的微电子封装的I/0引脚数也随之增加。例如，一个集成50万个门阵列的IC芯片，就需要一个700个.I/O引脚的微电子封装。这样高的I/0引脚数，要把IC芯片封装并引出来，若沿用大引脚节距且双边引出的微电子封装(如2.54 mmDIP)，显然壳体大而重，安装面积不允许。从事微电子封装的专家必然要改进封装结构，如将双边引出改为四边引出，这就是后来的I,CCC、PL,CC和OFP，其I/O引脚节距也缩小到0.4 mm，甚至0.3mm,，随着IC的集成度和I/O数进一步增加，再继续缩小节距，这种QFP在工艺上已难以实施，或者组装焊接的成品率很低(如0.3mm的QFP组装焊接失效率竟高达6%e)。于是，封装的引脚由四边引出发展成为面阵引出，这样，与OFP同样的尺寸，节距即使为1mm，也能满足封装具有更多I/O数的IC的要求，这就是正在高速发展着的先进的BGA封装。

裸芯片技术有两种主要形式:一种是COB技术，另一种是倒装片技术(Flip chip)。

用COB技术封装的裸芯片是芯片主体和I/O端子在晶体上方，在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB上，凝固后，用 Bonder 机将金属丝(Al或Au)在超声、热压的作用下，分别连接在芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上，测试合格后，再封上树脂胶。 与其它封装技术相比，COB技术有以下优点:价格低廉;节约空间;工艺成熟。COB技术也存在不足，即需要另配焊接机及封装机，有时速度跟不上;PCB贴片对环境要求更为严格;无法维修等。

Flip chip，又称为倒装片，与COB相比，芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上Flip chip已达到顶峰，特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，故是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。90年代，该技术已在多种行业的电子产品中加以推广，特别是用于便携式的通信设备中。裸芯片技术是当今最先进的微电子封装技术。随着电子产品体积的进一步缩小，裸芯片的应用将会越来越广泛。

​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。