微电子封装综合实验指导书铝线键合docx.docx
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微电子封装综合实验指导书铝线键合docx
微电子封装综合实验二
指导书
上海工程技术大学材料工程学院
电子封装技术教研室
2015.09
1
2-7
8-11
实验一划片、点胶、贴片、固化和引线键合实验实验二发光二极管LED的封装结构和金相制样
实验一划片、点胶、贴片、固化和引线键合实验
一、目的通过划片、点胶、贴片、固化和引线键合实验来了解和掌握微电子封装的基本工艺。
二、概述
在微电子封装生产中，为了研究划片、贴片和引线键合工艺，需要对工艺的各个参数做些基本的了解，然后研究各工艺对封装样品的影响，如划片方正，贴片整齐，粘合牢靠，键合稳定等。
三、步骤
1.划片：
每位学生准备划三个需经过引线键合的试样。
1）桌上铺好滤纸，将硅片抛光面朝下放在滤纸上。
用铅笔和直尺在硅片背面划上线，横线和竖线方向间隔各为4mn和3mm
2）用金刚刀，沿直尺在硅片背面铅笔线上划出痕迹，一道或两道槽。
注意朝一个方向划，不要来回划。
3）带手套的，将硅片掰成各自划好尺寸的大小。
2.贴片：
微电子封装的必要环节——贴片涂胶。
将精密的芯片贴装到框架上，实现了高精度元器件的稳定贴装，同时防止手动贴片时，因手颤抖带来的误差。
1）用针管粘上粘合剂滴涂在引线框架或者金属片上。
2）将硅片的位置放正，贴在涂胶位置，压紧。
贴片过程见示意图
图一贴片示意图
贴片机设备说明：
1.贴片机TYP160提供了一个能在X轴向、Y轴向、Z轴向可调节的PCB定位贴片平台，同时贴片头能够任意角度旋转，充分保证了对位置的高度精确。
2.自带真空发生器，可以方便的拾取各种芯片元器件。
3.
它可根据实际情况增加光源、放大台灯、显微镜等，进一步提高贴片的精度和速度。
4.TYP160贴片机配合防静电真空贴片泵使用，通过脚踏开关控制真空气源，可以方便的实现任何细小间距芯片如QFPPLCCBGA等的准确定
位、快速贴装。
5.同时配备X-Y轴精密机械定位平台，使微小间距芯片的贴装定位更准确，更容易。
3.固化：
通过加热，使得液体状态的粘结胶体固化。
将贴好的芯片的
框架或金属片放入干燥烘箱。
加热温度至150度或200度，保温30min,固
化粘结剂
干燥烘箱设备说明：
1.DZF6020系列真空干燥箱专为干燥热敏性、易分解和易氧化物质而设计，能够向内部充入惰性气体，特别是一些成分复杂的物品也能进行快速干燥。
2.整体成型的硅橡胶密封圈，确保箱内高真空度。
3.存、加热、试验和干燥都是在没有氧气或者充满惰性气体环境里进行，所以不会氧化。
4.钢化、防弹双层玻璃门观察工作室内物体，一目了然。
5.
机保护系统由超温保护及报警装置构成，保证了执行元器件及试件的完好。
图2烘干箱示意图
4．引线键合：
用引线键合机连接引线框架和中心芯片区域。
超声波铝丝压焊为微电子封装的必要环节——微连接中的设备。
它包括超声热压铝丝球焊机，还有标准配件及显示系统和特殊夹具。
它被广泛应用于晶体管、数码管、点阵、集成电路、混合电路等半导体器件的内引线焊接。
工作原理：
超声波铝丝压焊机本机利用超声波摩擦原理实现不同介质的表面焊接，是一种物理变化过程。
来自超声波发生器的超声波，经换能器产生高频振动，通过换能器传递到劈刀，当劈刀与引线及被焊件接触时，在压力和振动的作用下，待焊金属表面相互摩擦，氧化膜被破坏，并发生塑性变形，致使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子距离的结合，最终形成牢固的机械连接。
设备说明：
1.调整方便，各种参数（超声功率、时间、焊接压力、瞄准点高度、弧度、跨度）均置于面板上，用旋钮调节。
2.特有的第一焊点、第二焊点压力分别设定系统，使一焊、二焊可焊性和稳定性增强。
3.自动焊接第二点，且二轴（焊头、位移）同步运行，因此与过去的相比，其焊线速度有较大提高，因此大大降低了一焊颈部断线的可能性。
4.性能优良的弧度系统，使弧度任意可调，一致性好。
引线键合机操作过程和铝丝的安装见图3和图4。
一焊、二焊焊点图见图5和图6。
二
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3引线键合机操作过程示意图
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张力夹变幅杆
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图6安装丝盒及穿丝图4铝丝的安装
6
断丝调节螺钉
摆动臂限位螺钉（调节尾丝长短）
线夹
图5一焊焊点图
图6二焊焊点图
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5.样品保存
将贴片键合好的样品收存好，以备下一步实验。
6.撰写实验报告
在规定的时间内，完成实验报告并上交给指导老师。
四、注意事项
1、严格遵守学校规章制度、学生实验守则、仪器设备操作规范、以及安全措施，防止事故发生。
2、如果实验数据和结果不符合规定要求，在时间允许的情况下，必须重新制订实验方案再进行实验。
如果时间不允许，也必须找出实验失败的原因以及纠正的方法。
3、实行实验课点名制度，不得无故缺席。
4、每天安排1—2名值日学生，协助实验室做好安全和防范工作。
5、在实验过程中，对于不熟悉的设备不要随意操作，必须先仔细阅读说明书，或向实验教师请教。
室。
实
6、在配制化学药品时，要注意安全，化学药品不得带出实验
验完毕后要把用剩的腐蚀剂稀释或中和处理掉，物归原处，关闭水电门窗，
方可离开。
五、实验报告要求
（一）实验报告格式（见附录）
（二）实验报告内容（见附录）
实验二发光二极管LED的封装结构和金相制样
一、目的
理解发光二极管LED的电光转换性能，理解发光二极管LED的封装工艺过程，掌握金相制作过程，掌握发光二极管的封装结构。
二、概述
发光二极管LED（LightEmittingDiode）对于半导体照明、全人类资源
的低碳环保起着举足轻重的作用。
为了研究LED的发光原理、电光转换性能，采用I-V测试仪观察LED的电流电压性能。
对LED固化、镶嵌制样、粗磨、细磨、抛光后，获得金相制样，观察金相组织。
采用X影像透射仪研究LED
的封装结构。
对于LED器件的封装工艺及界面材料明确界定，探索封装工艺和封装结构对于功率型LED发光效率和散热的影响。
三、步骤
1、LED的I-V电流电压测试。
如图所示，结合pn结的工作原理，确定LED的开启电压，确定LED的工作正负极。
2、LED芯片固化，镶嵌制样。
如图3所示
图3镶嵌制样后的样品
3、LED芯片粗磨，细磨，抛光。
4、金相组织的观察。
如图4所示。
5、LED封装工艺和封装结构。
如图5所示。
根据观察到的LED金相组织图片，结合电子封装知识，对LED器件的及界面材料进行界定，绘制出示意图。
图4LED样品封装结构
图5由样品得到的结构图
6、上交LED样品给指导老师。
7、撰写实验报告
在规定的时间内，完成手写的实验报告并上交给指导老师。
四、注意事项
1、严格遵守学校规章制度、学生实验守则、仪器设备操作规范、以及安全措施，防止事故发生。
2、如果实验数据和结果不符合规定要求，在时间允许的情况下，必须重新制订实验方案再进行实验。
如果时间不允许，也必须找出实验失败的原因以及纠正的方法。
3、实行实验课点名制度，不得无故缺席。
4、每天安排1—2名值日学生，协助实验室做好安全和防范工作。
5、在实验过程中，对于不熟悉的设备不要随意操作，必须先仔细阅读说明书，或向实验教师请教。
6、在配置化学溶液时，要注意安全，任何原料不得带出实验室。
实验
完毕后，清理实验台，物归原处，关闭水电门窗，方可离开五、实验报告要求
（一）实验报告字数：
每一个步骤描述明确清晰，不少于350字，必须准确包含使用材质、砂纸型号、抛光剂类型等，必须准确包含使用的设备配置介绍。
（一）实验报告格式（见附录）。
（二）实验报告内容（见附录）：
必须有实验结论。
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