电子封装的技术范文

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【引言】：近年来，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的用。伴随着电子科学技术的蓬勃发展，使得微电子工业发展迅猛，这很大程度上是得益于微电子封装技术的高速发展。这样必然要求微电子封装要更好、更轻、更薄、封装密度更高，更好的电性能和热性能，更高的可靠性，更高的性能价格比，因此采用什么样的封装关键技术就显得尤为重要。

1. 微电子封装的概述

1.1微电子封装的概念

微电子封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出连线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。在更广的意义上讲，是指将封装体与基板连接固定，装配成完整的系统或电子设备，并确定整个系统综合性能的工程【1】。

1.2微电子封装的目的

微电子封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使电路具有稳定、正常的功能。

1.3微电子封装的技术领域

微电子封装技术涵盖的技术面积广，属于复杂的系统工程。它涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等各门学科，也使用金属、陶瓷、玻璃、高分子等各种各样的材料，因此微电子封装是一门跨学科知识整合的科学，整合了产品的电气特性、热传导特性、可靠性、材料与工艺技术的应用以及成本价格等因素。

2 微电子封装领域中的关键技术

目前，在微电子封装领域中，所能够采用的工艺技术有多种。主要包括了栅阵列封装（BGA）、倒装芯片技术（FC）、芯片规模封装（CSP）、系统级封装（SIP）、三维（3D）封装等（以下用简称代替）【2】。下面对这些微电子封装关键技术进行一一介绍，具体如下：

2.1 栅阵列封装

BGA是目前 微电子封装的主流技术，应用范围大多以主板芯片组和CPU等大规模集成电路封装为主。BGA的特点在于引线长度比较短，但是引线与引线之间的间距比较大，可有效避免精细间距器件中经常会遇到的翘曲和共面度问题。相比其他封装方式，BGA的优势在于引线见巨大，可容纳更多I/0；可靠性高，焊点牢固，不会损伤引脚；有较好的点特性，频率特性好；能与贴装工艺和设备良好兼容等。

2.2 倒装芯片关键技术

倒装芯片技术，即：FCW。其工艺实现流程就是将电路基板芯片上的有源区采用相对的方式，将衬底和芯片通过芯片上的焊料凸点进行连接，需要说明的是，这些凸点是呈阵列的方式排列。采用这种封装的方式，其最大的特点就在于具有比较高的I/O密度。而其相对于其他微电子封装技术的优势在于：第一，具备良好散热性能；第二，外形尺寸减小；第三，寿命提升，可靠性良好；第四，具备较高密度的I/O；第五，裸芯片的具备可测试性。

2.3 芯片规模封装

CSP是与BGA处于同一个时代的封装技术。CSP在实际运用中，采用了许多BGA的形式。一般行业中在对二者进行区分时，主要是以焊球节距作为参考标准。一般焊球节距作小于1mm便是CSP，而高于1mm便是BGA。相对于BGA，CSP具有很多突出的优势，如：具备优良的电、热性；具备高封装密度；超小型封装；易于焊接、更换和修正；容易测定和老化；操作简便等。主要有适用于储存器的少引脚CSP和适用于ASCI的多引脚CSP。

2.4三维（3D）封装

三维封装，即是向空间发展的微电子组装的高密度化。它不但使用组装密度更高，也使其功能更多、传输速度更高、功耗更低、性能及可靠性更好等。

2.5多芯片模式

多芯片模式（MCM），是指多个半导体裸芯片表面安装在同一块布线基板上。按基板材料不同，分为MCM-L、MCM-C、MCM-D三大类。

①MCM-L是指用通常玻璃、环氧树脂制作多层印刷电路基板的模式。布线密度高而价格较低。

②MCM-C通过厚膜技术形成多层布线陶瓷，滨海高以此作为基板。布线密度比MCM-L高。

③MCM-D通过薄膜技术形成多层布线陶瓷或者直接采用Si、Al作为基板，布线密度最高，价格也高。

2.6系统级封装

SIP是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。与SOC（System On a Chip系统级芯片）相对应。不同的是系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式，而SOC则是高度集成的芯片产品。

3.微电子封装领域的应用前景

21世纪的微电子封装概念已从传统的面向器件转为面向系统，即在封装的信号传递、支持载体、热传导、芯片保护等传统功能的基础上进一步扩展，利用薄膜、厚膜工艺以及嵌入工艺将系统的信号传输电路及大部分有源、无源元件进行集成，并与芯片的高密度封装和元器件外贴工艺相结合，从而实现对系统的封装集成，达到最高密度的封装。

在近期内，BGA技术将以其性能和价格的优势以最快增长速度作为封装的主流技术继续向前发展；CSP技术有着很好的前景，随着其成本的逐步降低将广泛用于快速存储器、逻辑电路和ASIC等器件在各类产品中的封装；在今后不断的封装中，FCT技术将作为一种基本的主流封装技术渗透于各种不同的封装形式中；随着便携式电子设备市场的迅速扩大，适用于高速、高性能的MCM发展速度相当惊人；三维封装是发展前景最佳的封装技术，随着其工艺的进一步成熟，它将成为应用最广泛的封装技术【3】。

结束语

关键性封装技术在推动更高性能、更低功耗、更低成本和更小形状因子的产品上发挥着至关重要的作用。在芯片-封装协同设计以及为满足各种可靠性要求而使用具成本效益的材料和工艺方面，还存在很多挑战。为满足当前需求并使设备具备高产量大产能的能力，业界还需要在技术和制造方面进行众多的创新研究。

【参考文献】：

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基于点胶原理的不同，可将点胶技术分为接触式点胶和无接触式点胶[3，4]，如图1所示。接触式点胶的工作原理是通过点胶针头引导液同基板接触，经过一段时间后待基板完全浸润后，点胶针头开始向上运动，胶液依靠同基板间的黏性力同点胶针头分离在基板上形成胶点。接触式点胶技术的特点是需要配置高精度的传感器来控制针头抬起和下降高度。无接触式点胶是采用相关方式使胶液受到高压作用，胶液在获得足够大的动能后按照规定的速度喷射到基本之上。胶液在喷射时，针头没有Z轴方向位移[3]。近几年来，点胶技术得以快速发展，已经从接触式点胶技术向无接触式点胶技术转变。当前国外已经开始研究和开发无接触式点胶技术，并取得了一定的成绩。不过，就我国而言，目前还有超过一般以上的点胶系统仍旧采用接触式针头点胶，且以时间/压力型为主[2]；无接触式点胶系统市场份额占有率低下，所以，针对我国点胶技术发展实际，加强对精度高、可靠性强的流体点胶技术研究和开发势在必行[5]。 

2 接触式点胶 

2.1大量式点胶 

大量式点胶可细分为针转式点胶和丝网印刷式点胶两种。大量式点胶的突出特点是点胶速度快。可适用于印刷电路板的大规模生产线，其缺点是柔性差，点胶的精度不是很高，一致性差，且胶液是直接暴露在空气中，胶液容易吸水和挥发，影响胶液质量。针转移式点胶的适应性比较差，对于不同的点胶样式需要更换针板，在点胶时需不停加热，重复适用性差。丝网印刷式点胶仅仅适用表面比较平整的元器件，而对于表面凸凹不平的集成电路则不适用。[2，4，6]。 

2.2 针头式点胶 

2.2.1 计量管式点胶和活塞式点胶 

计量式点胶和活塞式点胶是继大量式点胶后的一种新型点胶方式。这两种点胶方式都是通过压力驱动胶液流出完成点胶。计量式点胶是由螺旋杆旋转提供压力，在压力作用下胶液流出，针头按照一定的轨迹移动可画出线或者圆等图案。活塞式点胶是通过活塞作用推动胶液流出完成点胶。该点胶方式的一致性好，不过胶液的量不好控制，活塞清洗困难，对活塞的密封性要求极高[2，4，6]。 

2.2.2 时间/压力型点胶 

时间/压力型点胶是当前应用最为广泛的点胶方式之一，该种点胶方式最早的应用在表面贴装中。其工作原理是通过脉动气压挤压针筒内的活塞，将流体通过底部针头挤出到基板上。该种点胶技术适用于黏度不是很高的流体；其胶点大小同气体压力和时间有关。该种点胶设备的造价比较低，容易操作，维护和清洗方便。不过该种点胶方式对流体的黏度很敏感，气压反复压缩使流体温度逐渐升高，对流体的流变特性造成了一定影响，比如胶液流出的直径大小不一，点胶一致性效果差。 

3 无接触式点胶 

无接触式点胶是当前一种基于微电子技术的新型点胶技术，该点胶技术可细分为喷墨点胶和喷射点胶。其中喷射点胶又分为机械式喷射点胶和压电式喷射点胶两种方式。 

3.1 喷墨技术 

喷墨技术指的是将墨水喷涂到基底上面的技术。喷墨方式有热气泡式和压电式。该种技术主要应用在印刷、压电式喷墨和药剂生产方面。热气泡式喷墨是对热敏电阻通电，产生热能加热墨水产生气泡，气泡爆破后墨水喷出形成墨滴；压电式喷墨是利用压电材料压电效应产生机械力，通过机械力将墨水“挤”或“推”出去。不过需要提出的是，微电子封装中所使用的流体黏度一般都比较高，而喷墨技术只适用于低黏度流体的喷墨。在流体材料适用性方面表现的能力比较欠缺。 

3.2 喷射点胶技术 

喷射点胶技术当前还处于研发阶段，技术还不够成熟。该技术主要是通过瞬间高压作用驱动胶液喷出，每次喷射只能形成一个胶点。经过多次喷射后胶点叠加在一起形成图案。喷射点胶基本上对各种黏度的流体适用。并且喷射的速度快、适应性和一致性好。当前，喷射点胶技术有机械式和压电式两种。其中，压电式点胶适用于低、中黏度流体；机械式点胶适用于黏度高的流体。 

3.2.1 机械式喷射点胶 

机械式喷射点胶主要用于喷射高黏度流体，目前在电子生产领域得以广泛应用。采用机械师喷射点胶，流体在比较低的压力作用下就能进入到料腔内。一般而言，芯片下填充料粘结剂的压力控制在0.1MPa左右；液晶类黏度比较低的材料压力控制在0.01MPa左右。该技术的特点是液体在喷嘴位置可获得极强瞬时压力，可对黏度高的流体进行喷射；其缺点是喷射出的胶点要比压电式、热气泡式所喷射的胶点尺寸大很多[3，7]，并且其结构比较复杂，喷射频率要低于压电式。 

3.2.2压电式喷射点胶 

压电式喷射点胶装置主要有两大类型。一类是压电式点胶作为热喷墨印刷技术应用于LED中有机颜料的注入；另一类是压电式喷射点胶是应用于电子器件紫外固化粘结剂包封。 

4 结语 

综上，随着现代科学技术的发展，微电子封装点胶技术必将会向新台阶迈进。本文针对微电子封装的接触式点胶技术和无接触式点胶技术的应用及优缺点进行了简要的介绍和分析。仅供业内人士参考。 

参考文献 

[1]李晓琴，王红美.流体点胶技术分类及发展趋势[J].科学技术，2009（17）：26-28. 

[2] 赵翼翔，陈新度，陈新.微电子封装中的流体点胶技术综述[J].液压与气动，2006（2）：52-54. 

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[2]运行监测协调局2015年1―12月电子信息制造业运行情况[OL].2016-01-25..

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一、我国风电设备安装技术的讨论与分析

当前我国对以开发风能资源为主的新能源示范工程做了诸多的专项计划安排，国内大范围、大规模的风力发电建设工程如雨后春笋一般迅速发展。针对我国目前的风电设备建设工作重点主要放在其设备的安装作业上，一般地建设过程都要通过履带式起重机充当其吊装运作的主角，而小型的汽车起重机作为辅助。以下内容主要对我国风电设备安装的技术进行一些讨论与分析。

风电设备的主要构成包括底座、塔筒、机舱、轮毂、叶片、箱式变压器、及电气等部分。由于存在设备机型的吨位及高度的差异，可以根据当地风力资源的情况进一步研究设计具体的安装方案。我国国内风电场施工及设备对于安装场地的要求措施主要分为两种，包括直接将风机设备运输吊装一次到位办法和在事先设立好的临时场地中先转运、再安装的措施。第一种措施成本较低，因此被越来越多的风电场所采用。但是这种方法对安装场地的条件要求很高存在局限性，对于设备进入现场之前的场地布置策划工作要十分严谨，注重场地利用的合理性。风电设备的吊装工作首先要注意的问题是对现场起重机的选用，注意要考虑到现场地理环境、场内交通状况以及设备的参数等影响要素。在安装场地和现场交通状况良好的情况下，一般考虑采用履带式起重机进行吊装作业，而在现场条件不明朗的状况下，必须首先考虑小型的汽车起重机作为主要的作业工具。应该强调风电设备卸车工作的重要性，其工作内容主要指设备塔筒、机舱等大件构件的卸车，应根据设备参数以及现场装卸工具的实际情况采用单机卸车或双击卸车。现场风电设备吊装也是特指设备塔筒、机舱及叶轮等大构件的吊装工作，机舱最重则吊机受力最大，叶轮在以后的工作中受风面积最大，因此对对于安装过程中的风速有特别的要求，一般风速要求不大于8m/s 。如果考虑到风电设备吊装的便捷

与可操作性，设备机舱和叶轮吊装时起重机的位置既要考虑其满足设备机舱技术参数的要求也要满足叶轮的合理吊装要求。同时，我们对一般地风电设备吊装作业还要求履带式起重机吊臂正对设备机舱连接轮毂的法兰，这样既便于对设备叶轮的吊装到位又不需要对起重机进行再次移位。

由于风电设备吊装作业的施工过程短且存在受风力影响等特点，项目人员办公和住宿地点一般都处于临时搭建的简易活动板房中，对于收集施工现场资料和周围环境资料要提前做好工作，然后根据不同的施工特点提前制定相应的措施并充分利用现有的资源以确保现场施工有序可控。如果施工现场处于风力比较大的环境下，无论是风电设备吊装作业还是大型的起重机运转都必须考虑环境的最大风速情况。风力条件大于起重机的停车限制值须及时将其吊臂降低确保安全。如果在可允许的条件范围之内，也得严格控制施工吊臂朝着迎风方向降低吊臂进行作业。现场应每天预先收集风力信息，及时掌握风力和风向的变化以便做好施工前的准备工作。履带起重机转移过程要严格控制行进速度，一般控制在500m/h以内，转移前做好行进线路的铺平工作，由履带起重机司机作为指挥，履带四周派有专人监护，地压不足须铺设路基板，夜间配备照明设施，保证转移安全。

二、我国应用风电设备安装技术开发风能资源的发展现状及展望

我国国土幅员辽阔，风能资源非常富足。提倡风力能源开发主要是由于风能具有资源丰富、取之不尽、绿色无污染且价格低廉等特点。相比较而言，目前还没有任何一种自然能源具有这么多优点。利用风能资源发电已经成为现在和将来可以大力研究开发的课题之一。风能发电产业已然成为最具商业化地新型产业，其发展前景不可限量，极有可能成为世界未来的最重要的可利用自然能源。

我国不少专业人士人为风能发电至今没有得到广泛性地发展主要原因在于产业化程度低、发电成本高、专业化人才稀缺、专业技术落后以及市场发育不良等，笔者根据自身经验及多年涉身了解，我国风能发电主要存在以下几点问题：

（1）长期缺乏对发展风能发电产业的战略规划落实，国家没有针对风能发电产业制定有关具体的政策措施，没有鼓励产业发展的经济支持等；

（2）国家相关部门对利用开发风能资源的战略意识认识不足，制定有关战略规划目标落空，缺乏针对性的有力措施以及制度保障等；

（3）对我国风能资源分布情况探明程度较低，缺乏足够科学可靠的基础数据，基础工作环节薄弱，大规模开发利用风能发电缺乏科学性地可行性论证支持等。

风能发电产业的发展必定在未来在能源效益、环境效益等问题等方面发挥重要的作用并产生一定的影响。当前，我国能源开发主张的宗旨是坚持科学发展观，走资源节约型发展道路，这无疑给予风能发电产业一个非常不错的发展契机。面对我国电力行业能源短缺的紧张局面，高速发展风能发电产业极有可能会迅速化解这一紧张局面。

对于未来风能发电产业发展的展望主要在于其投资成本和产生效益的问题上，风能发电相比较于火力发电、水力发电等传统发电方式在投资成本上得到了大大降低，而且其产生的经济效益和环境效益也是人们预想中的结果。考虑到未来能源不足的情况，对于风能发电产业的发展前期将一致被看好。

三、结束语

风电设备安装是一项事无巨细的工作，要考虑的现场要素非常之多。只有严格控制把关才能够保障有序可控的工作进程。良好的风电设备基础造就我国风电产业的不断发展与进步，同时营造一个优异的社会发展环境。

参考文献