我对电子制造的认识.docx

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我对电子制造的认识

我对电子制造的认识

——电子封装的技术与发展现状

作者：

宋紫阳1120122351陈思齐1120122338

田力炜1120122353王潮洋1120122354黄玥1120122341

学院材料学院班级电子封装技术09221201

分工：

宋紫阳论文0、1.1、1.2部分

陈思齐论文1.3部分

黄玥论文2.1部分

田力炜论文2.2部分

王潮阳论文2.3部分

摘要：

电子封装技术是电子制造工业中后工程中核心技术和基础，正确认识和理解电子封装技术的技术与发展现状是对电子制造认识的重要一环。

本文重点论述了电子封装技术的内涵、范围、工艺流程和分类，此外本文就电子封装技术的历史发展，科研单位、企业和教育现状，未来的发展方向进行了分析。

关键字：

电子封装技术认识发展现状

0引言：

作为一名材料学院电子封装专业的大二学生，我对电子封装的技术及其发展现状颇为关注。

这次的电子制造工程基础课，给予了我充足的时间去认识与了解电子封装技术的相关知识背景，通过课下的学习，我感到收获颇丰。

下面我将介绍我对电子封装由浅入深的、由粗到细的了解与认识。

1对电子封装技术认识

1.1对电子封装内涵的认识

电子封装是将微元件组合及再加工构成微系统及工作环境的制造技术。

如机械制造业将齿轮、轴承、电动机等零部件组装制造成机床、机器人等机械产品，建筑业由水泥、砖头、钢筋建造成楼房和桥梁，电子封装用晶片、阻容、MEMS等微元件制造电子器件、手机、计算机等电子产品。

电子封装技术是一门新兴的交叉学科，涉及到机械、电子、化工、轻工、食品和军工等多领域。

我认为，电子封装是对前加工处理后的晶片进行的一系列有条件、有步骤的后加工与组装。

可以说，电子封装需要顶尖的微电子技术作为学术支持，运用精细而灵敏的仪器制造产品。

与我们所熟悉的其他产业不同的是，同样看似只是一种包装技术，但电子封装并非食品包装那样简单的低成本、低操作环境和低技术含量，电子封装专业人才也并非普通的技术工人。

电子封装是高科技技术在电子产品后加工部分的应用，在封装过程中，需搭配不同功能尺寸的元器件、布线基板，运用不同的封装关键技术，克服各种环境条件和超高要求，通过有工程师水平的科技人才准确判断和操作加工后，最终，才能将设计制造后的晶片一步一步地封装成为电子产品。

通过这些理解，也让我认识到了电子封装的复杂性与挑战性，然而电子封装技术是微电子工艺中的重要一环，这同时也更激发了我对电子封装的激情——攀岩高科技巅峰的冲动。

1.2电子封装技术范围的认识

下图为电子封装工程的各个技术层次及设备构成：

通过对电子封装技术基础的认识，也引出了我对电子封装的技术范围的思考。

若想对电子封装这样的交叉学科的范围有深入理解，需要从多维度、多角度去认识。

首先，电子封装属于复杂的系统工程，通过对不同连接方式的材料单元和层次进行零、一、二、三级的封装，得到整个电子产品（系统）。

从工艺上讲，电子封装涉及四大基础技术：

薄厚膜技术、基板技术、微细连接技术、封接及封装技术，及由此派生出的各种各样的工艺问题。

从材料上讲，电子封装涉及到各种类型的材料：

如焊丝框架、焊剂焊料、金属超细粉、玻璃超细粉、陶瓷粉料、表面活性剂、有机粘结剂、有机洛剂、金属浆料、导电填料、感旋光性树脂、热硬化树脂、聚酞亚胺薄膜、感旋光性浆料，还有导体、电阻、介质及各种功能用的薄膜厚膜材料等。

从设什、评价、解析技术讲，电子封装涉及到膜特性、电气特性、热特性、结构特性及可靠性等方面的分析、评价与检测。

此外，电子封装存在材料技术维数的差异：

点的键合实现电气导通，金丝或布线实现电气连接，封接实现面与面的紧密接触，维数不同直接影响到封装后电子产品的质量与寿命。

电子封装将可塑性绝缘介质经模注、灌封、压入等，使芯片、中介板（或基板）、电机引线等封为一体。

从几何维数上看构成三维的封装体，而起到密封、传热、应力缓和及保护等作用。

从这些角度分析，我认为电子封装是微系统技术中核心技术，这门技术的范围贯穿于微电子技术、射频与无线电技术、光电子技术和微机电系统技术之中，是电子系统（产品）硬件实现功能的重要保障。

点线面体的填充、微电子核心技术的应用、对材料的选择、对前工程设计制造的检测都是电子封装技术的内容。

我们学习电子封装不光要把材料的性质搞清，更要学会运用微电子的手段检测和评价产品质量。

把电子技术与材料技术学透，我们方能把电子封装技术融会贯通。

1．3电子封装技术各关键工序的技术分类

电子封装级别中，第一、二级最为重要，也是众多技术的核心所在。

所以了解其有关的关键工艺至关重要。

所谓一级封装，是指芯片级封装，即将芯片通过封装形成元器件的过程。

在这个过程中芯片的封装以及互连是两大核心步骤，其中的技术经过几十年的发展也是多种多样，并且两大步骤的技术之间不是相互独立的，而是要相互配合实现的。

在封装技术上主要包括模塑料技术、模压陶瓷技术、层压陶瓷技术、层压塑料技术以及一些金属材料的封装等。

而在互联方式上，有引线键合（WB）、倒装芯片（FC）、梁式引线（BL）和TAB（载带自动焊）。

相比之下，各项技术各有各的优势和缺点，如倒装芯片BGA（FCBGA）虽然通过将芯片正面朝下的封装以及球栅阵列无需引线的方式，使其具备了引脚数高、尺寸小、性能优、散热性能好成本低等诸多方面的长处。

可是在军事应用方面，相比采用了层压陶瓷技术的芯片，FCBGA却因缺乏气密性而显得逊色。

同样地，层压陶瓷技术在具有良好气密性、高可靠的封装特性的同时，却有着高成本的弊端。

因此说，虽然封装的技术虽然多样，但目前来讲没有说有一种技术能够满足所有需求，只有“对症下药”才能获得最大收益。

对于二级封装，是指将元器件连接在印刷好的电路板上。

目前的技术主要可分为两类：

THT（通孔插入式安装技术）和SMT（表面安装技术）。

THT，顾名思义需要在PWB板上开出镀金属通孔（PTH）供引线或插针插入，应用较广的两类是DIP类封装和PGA（针栅阵列）类封装。

SMT，是出现在THT之后，为了得到更高的安装密度和更好的电性能而研发的。

一般有四周排列以及BGA两种实现形式。

在追求更多引出端数和更高密度以实现在小空间内的高效率的如今，SMT逐渐成为主流。

但是这也对IC封装技术提出了巨大的挑战，如引线共面性、引线涂覆、引线几何尺寸、引线的真实位置和热效应等，都是一个个重要的技术问题，还有焊料焊接过程中是否能够承受后续组装测试中所引入的所有应力，并且在之后的运行中保持良好的寿命。

而另一方面的THT，对各项技术的要求就不会很高，由于它穿过PWB板的特质，决定了它的元器件的稳固性。

所以对于二级封装技术的选择也是要根据客户实际来进行操作。

2电子封装技术的现状与发展

2.1对电子封装的历史发展的认识

电子封装技术在电子工程领域属于一个新概念，由于电子封装是高科技电子技术的分支，其发展历史并不长，但电子封装在发展过程中出现了三次重大的变革，从插入式到表面贴装（第一次变革）、从四边引脚的QFP到平面阵列表面贴装（第二次变革）以及以芯片叠层为代表的三维封装（第三次变革）。

在20世纪初的电子管时代里，绝大部分电子管都是被包装在玻璃里的，玻璃包装的密闭性好，透光，但是易碎且不方便移动，还有小部分电子管是被包装在金属里的。

1947年，晶体管的问世对电子工程产生了巨大的影响。

晶体管的体积小，功率低，性能强大，基本取代了电子管的地位。

但是它们需要补强，密封和扩大，以便实现与外部电路可靠的电路连接并得到有效的机械和绝缘方面的保护，这便出现的封装的概念。

同时，一种新的封装材料也脱颖而出，塑料，重量轻，便宜，可塑性好，完全可以取代玻璃和金属。

随着晶体管的出现，封装的设计也随之展开。

最早的一批晶体管封装的型号是以TO开头的，但1958年的集成电路发明之后，随着集成电路晶片面积越来越大，引脚越来越多，出现了新的封装设计——DIP，由于DIP封装比较大，不方便，同一时间飞利浦公司又开发出了SOP小外形封装。

但是又随着微电子、微处理技术的发展，要求处理器及周边的芯片相应速度越来越快，出了芯片本身的性能外，芯片的封装也会影响速度，芯片的引脚过长会影响通信的稳定性和速度。

这时候又出现了一种新的封装技术——QFP，但是QFP封装体积小，引脚多，稍有外力就会让引脚大面积变形，修正也不容易，为了解决这一问题，美国摩托罗拉公司开发了新的BGA封装技术，把引脚引出的地方从芯片的四边改到了芯片的底面上，引脚的数量由芯片的底面积决定，这就不会再出现QFP封装中引脚变形的问题。

封装设计一直改变，但是芯片小，封装大的矛盾一直没有解决，为解决这个问题，又有了CSP，MCM，3D等封装设计，并发展为日益成熟的电子封装技术产业。

2.2对我国电子封装现状的分析

我国的微电子封装产业经过近几十年的发展已经具有一定的规模。

初步形成由300个设计机构，8家骨干芯片企业，20余个较大规模封装厂家，以及若干材料、设备研制单位所组成的IC产业发展基础群体，在京、津、沪、苏、浙、粤、闽地区呈现相对集中发展强势

此外，我国大陆正逐渐成为世界集成电路封装的重镇，国内现有多家科研机构，主要有中国电子科技集团公司第十三、五十五、四十四、四十三、四十、二十六研究所、中国航天集团第六零七研究所、青岛半导体研究所等。

各大半导体企业也纷纷投资我国大陆（英特尔，IBM,超微等都加强了在中国封装测试厂的投资）截止到2007年，中国大陆占全球芯片封装市场的比例达百分之三十，成为了名副其实的世界芯片封装中心。

因此，对于电子封装来说，我国目前拥有很大的市场，尤其是在长江三角洲和珠江三角洲地区，分布着50个以上从事电子封装的企业，其中不乏一些台资，外资的企业。

现在位于大陆的封装企业中，最被看好的就是台资的日月光企业，同时对电子封装技术人才要求最高的也应该是日月光企业，它要求电子封装技术人才拥有1.材料科学2，焊接技术3，机械设计4，电路分析和集成电路设计5，CAD技能使用6，电子封装技术。

这显示出对于电子封装企业来说，人才所需要拥有的技能是多而复杂的，而目前电子封装人才培养也存在很多问题。

我国目前缺乏经过良好专业化教育和职业化培训的人才；大学专业设置比较强调学科性，较少考虑产业需求；企业介入大学专业培养的深度不够，合作深度不够；大学的教育体系与企业专业需求存在较大鸿沟。

当下国内的封测企业要求专业人才必须掌握着各个领域的知识和各种技能，于是大学对于电子封装技术专业学生开展了基础教育，学科基础教育和专业教育3大部分的课程。

这些课程重点是电子工程，材料加工工程，材料学，电子制造学科方面的基础课程，并没有建立完全的学科体系，这是为了给学生提供宽的发展空间。

现在的世界各个高校里，国外的电子封装明显领先于国内，公认的有影响的国外高校有美国佐治亚理工大学，美国马里兰大学，韩国纳米信息技术大学等。

总之，当下的我国电子封装，从技术到专业人才培养都还落后于国外，需要进行不断的产业调整和高科技技术的不断引入与创新。

2.3对电子封装前景的认识

随着时代的发展，电子产品逐步向高性能、多功能、高可靠、小型化、薄型化、轻型化、便携化以及大众化普及所要求的低成本发展，这就对微电子封装技术提出了更高的要求。

如更小，更轻，更薄，封装密度更高，可靠性强，性价比高等等。

因此，未来微电子封装的发展趋势大体就是在已有的先进封装如BGA，CSP，MCM等基础上继续发展。

未来，DCA即芯片直接安装技术将成为微电子封装的主流技术。

而DCA包含WB，TAB，FCB三种互联方式，在将来，FCB会替代现在的主流技术WB。

因为相比之下，FCB具有着更多优越性，如电性能好，互联层少，稳定性高，引脚短，电感低，成本低，散热性好等。

此外，3D封装技术也将成为实现电子整机系统功能的有效途径。

因为3D可以使微电子组装高密度化，功能多样化，传输速度高，相对功耗低，性能更好，可靠性更高。

并且，3D技术可以使电子产品的尺寸和重量大大减小，这样更加加大了电子产品的可携带性。

总而言之，微电子封装的未来发展方向是小型化，高密度，多功能和低成本。

3结语

通过此次电子制造工程基础课和论文的写作，我们首次对电子制造工业，尤其是电子封装技术的内涵、分类和工艺流程等有了全面的初步认识，也了解到我们国内电子封装产业的发展现状，这使我们认识到我们专业未来的研究方向，明确了我们专业未来的发展目标，找到了我们学习研究的动力。

参考文献：

[1]微电子封装技术[M]，中国电子学会生产技术学分会丛书编委会，中国科学技术大学出版社

[2]金玉丰微系统封装技术概论[M]，科学技术出版社，2006年1版

[3]电子组装制造[美]C.A.哈珀主编贾松良、蔡坚、王豫明等译贾松良等校科学出版社2005年2月第一版