| 词条 | 封装技术 |
| 释义 | § 封装技术 把集成电路（或半导体分立器件）芯片包装、密封在一个外壳内，使其能在所要求的外界环境和工作条件下稳定可靠地工作。封装一般可分为芯片装架、引线键合和封盖三个过程。 芯片装架 把集成电路芯片装配到外壳或引线框架上。一般采用粘结料或合金法使芯片和外壳或引线框架装配成一个整体。①粘结料粘片：用粘结料把芯片粘结到外壳上,再加热使粘结料固化。粘结料的种类很多,常用的一种导电胶是环氧树脂加银粉末组成。用它把芯片和外壳底座粘结后，加热到 200℃左右使环氧树脂固化。加银粉的作用是提高粘结材料的导热和导电性能，有利于芯片把热量经外壳传布到周围环境中去；也有利于改进芯片和外壳底座之间的导电性能。银浆是另一种常用的粘结料，主要成分是银的氧化物，用于粘结芯片。加热后，银的氧化物分解还原成银并固化。②合金法粘片：在芯片背面和外壳底座之间用金属材料形成合金，使芯片固定在底座上。 封装技术 引线键合 又称压焊，是将外壳引出线与芯片中相对应的部位用金属细丝连接起来，通常采用超声波压焊或热压焊（金丝球焊）。常用的细丝有硅铝丝和金丝两种。硅铝丝用超声波压焊在气密封装中实现互连；金丝则用球焊或超声球焊在塑料封装中互连（见集成电路焊接工艺）。 封盖（或封装成型） 把装有集成电路或分立器件芯片的外壳（或引线框架）封盖、密封（或模封成型）。常用的封装类型有：①金属圆壳封装：多用于分立器件（如晶体管）和线性集成电路的封装。底壳和圆帽由可伐合金制成。封帽是在氮气保护下通过大电流把圆帽和底壳焊接密封起来；随后进行气密性检漏，以保证器件可靠性。②白陶瓷扁平封装：把带有金属环的白陶瓷扁平外壳和金属盖板用焊料进行钎焊密封。焊料常用熔点在 200℃以上的锡合金。封装后要进行氦质谱细检漏和氟油加压粗检漏。前者检查细微漏孔，后者检查较大的漏孔。检漏合格的器件，具有良好的气密性和可靠性。③白陶瓷双列直插式封装：类似于白陶瓷扁平封装，通常在氢气和氮气保护下的链式炉中进行钎焊封装。也可用平行缝焊机通过大电流加热的方法把盖板与外壳焊接。链式炉生产效率高、产量大;而平行缝焊机设备简单、成本低。封装后要进行检漏。白陶瓷封装的密封性好、可靠性高。扁平封装体积小、重量轻。但双列直插式封装在生产过程中便于自动上、下料，适合于自动化大产生。把双列直插式封装的电路焊到整机线路板上可采用波峰焊。线路板通过锡锅上面时与被压缩空气吹起的熔融焊锡波峰相接触即能完成全部焊接,可实现自动化焊接,生产效率高。④低熔玻璃双列直插式封装：把涂敷有低熔点玻璃的陶瓷底座和陶瓷盖板装架,在通过链式炉时,低熔点玻璃把盖板和装有芯片的底座熔封成一个整体。这种外壳用的陶瓷和玻璃都是黑色的，故又称黑陶瓷封装。这种外壳玻璃的熔封温度仅四百多度，比一般玻璃的熔化温度低得多，所以称低熔玻璃。它的耐酸腐蚀性和可靠性不如白陶瓷外壳好，但成本比白陶瓷外壳低。封装后的器件也要进行检漏。⑤塑料双列直插式封装:也叫塑料模封或塑料包封，是把粘有芯片并已压焊好的引线框架置于塑封油压机的包封模具中。再把经过预热的塑料(通常是环氧树脂或硅酮树脂)放入加料腔中，在一定的压力下使塑料流入加热的模腔中固化成型完成封装。常用的油压机具有几十到一百多吨的压力。包封模一次可同时成型几十到几百个集成电路或更多的分立器件，生产效率高，适合于自动化生产。包封后的集成电路，要进行后固化、镀锡或沾锡以及冲筋打弯等工序，但不进行检漏。⑥塑料单列直插式封装：和塑料双列直插式封装类似，只是外形不同。 § CPU封装技术 所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例，实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。 封装对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。 采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来，能起着密封和提高芯片电热性能的作用。由于现在处理器芯片的内频越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。封装时主要考虑的因素： 1、芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1：1 2、引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能 3、基于散热的要求，封装越薄越好 作为计算机的重要组成部分，CPU的性能直接影响计算机的整体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术，采用不同封装技术的CPU，在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。 § CPU主要封装技术 DIP技术 DIP封装（Dual In-line Package），也叫双列直插式封装技术，指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP（含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式）等。封装技术 DIP封装具有以下特点 1、适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2、芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。 QFP技术 这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic Quad Flat Pockage），该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高；而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用；该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。 PFP技术 该技术的英文全称为Plastic Flat Package，中文含义为塑料扁平组件式封装。用这种技术封装的芯片同样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊盘。将芯片各脚对准相应的焊盘，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。该技术与上面的QFP技术基本相似，只是外观的封装形状不同而已。 PGA技术 该技术也叫插针网格阵列封装技术（Ceramic Pin Grid Arrau Package），由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据管脚数目的多少，可以围成2～5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为了使得CPU能够更方便的安装和拆卸，从486芯片开始，出现了一种ZIF CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下。 PGA封装具有以下特点： 1.插拔操作更方便，可靠性高; 2.可适应更高的频率; 3.如采用导热性良好的陶瓷基板，还可适应高速度、大功率器件要求; 4.由于此封装具有向外伸出的引脚，一般采用插入式安装而不宜采用表面安装; 5.如用陶瓷基板，价格又相对较高，因此多用于较为特殊的用途。它又分为陈列引脚型和表面贴装型两种。 BGA技术 BGA技术（Ball Grid Array Package）即球栅阵列封装技术。该技术的出现便成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。但BGA封装占用基板的面积比较大。虽然该技术的I/O引脚数增多，但引脚之间的距离远大于QFP，从而提高了组装成品率。而且该技术采用了可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能。另外该技术的组装可用共面焊接，从而能大大提高封装的可靠性；并且由该技术实现的封装CPU信号传输延迟小，适应频率可以提高很大。 BGA封装具有以下特点 1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率 2、虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能 3、信号传输延迟小，适应频率大大提高 4、组装可用共面焊接，可靠性大大提高 BGA封装的不足之处：BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大；塑料BGA封装的翘曲问题是其主要缺陷，即锡球的共面性问题。共面性的标准是为了减小翘曲，提高BGA封装的特性，应研究塑料、粘片胶和基板材料，并使这些材料最佳化。同时由于基板的成本高，而使其价格很高。 SFF技术 SFF是Small Form Factor的简称，英特尔将其称为小封装技术。小封装技术是英特尔在封装移动处理器过程中采用的一种特殊技术，可以在不影响处理器性能的前提下，将封装尺寸缩小为普通尺寸的40%左右，从而带动移动产品内其他组件尺寸一起缩小，最终让终端产品更加轻薄、小巧、时尚，并且支持更丰富的外观和材质的设计。 § 芯片封装技术发展 从DIP封到BGA封装 芯片的封装技术种类实在是多种多样，诸如DIP，PQFP, TSOP, TSSOP, PGA, BGA, QFP, TQFP, QSOP, SOIC, SOJ, PLCC, WAFERS......一系列名称看上去都十分繁杂，其实，只要弄清芯片封装发展的历程也就不难理解了。芯片的封装技术已经历经好几代的变迁，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，以及引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性提高，使用更加方便等等，都是看得见的变化。 20世纪70年代时，芯片封装流行的还是双列直插封装，简称DIP(Dual ln-line Package)。DIP封装在当时具有适合PCB（印刷电路板）的穿孔安装，具有比TO型封装易于对PCB布线以及操作较为方便等一些特点，其封装的结构形式也很多，包括多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP等等。但是衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。比如一颗采用40根I / O引脚塑料双列直插式封装(PDIP)的芯片为例，其芯片面积/封装面积=（3 x3）/（15．24 x 50）=1：86，离l相差很远。不难看出，这种封装尺寸远比芯片大不少，说明封装效率很低，占去了很多有效安装面积。 到了80年代出现的内存第二代封装技术以TSOP为代表，它很快为业界所普遍采用，到目前为止还保持着内存封装的主流地位。TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写，意即薄型小尺寸封装。TSOP内存封装技术的一个典型特征就是在封装芯片的周围做出引脚，如SDRAM内存的集成电路两侧都有引脚，SGRAM内存的集成电路四面都有引脚。TSOP适合用SMT技术（表面安装技术）在PCB（印制电路板）上安装布线。TSOP封装外形尺寸时，寄生参数(电流大幅度变化时，引起输出电压扰动) 减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。改进的TSOP技术目前广泛应用于SDRAM内存的制造上，不少知名内存制造商如三星、现代、Kingston等目前都在采用这项技术进行内存封装。 20世纪90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用，LSI、VLSI、ULSI相继出现，芯片集成度不断提高，I / O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为满足发展的需要，在原有封装方式的基础上，又增添了新的方式一一球栅阵列封装，简称BGA（Ball Grid Array Package）。BGA封装技术已经在笔记本电脑的内存、主板芯片组等大规模集成电路的封装领域得到了广泛的应用。比如我们所熟知的Intel BX、VIA MVP3芯片组以及SODIMM等都是采用这一封装技术的产品。 BGA 封装技术有这样一些特点：I / O引脚数虽然增多，但引脚间距并不小，从而提高了组装成品率；虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能；厚度和重量都较以前的封装技术有所减少；寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高；组装可用共面焊接，可靠性高。不过BGA封装仍然存在着占用基板面积较大的问题。 随着以CPU为主的计算机系统性能的总体大幅度提升趋势，人们对于内存的品质和性能要求也日趋苛刻。为此，人们要求内存封装更加紧致，以适应大容量的内存芯片，同时也要求内存封装的散热性能更好，以适应越来越快的核心频率。毫无疑问的是，进展不太大的TSOP等内存封装技术也越来越不适用于高频、高速的新一代内存的封装需求，新的内存封装技术也应运而生了。 采用BGA新技术封装的内存，可以使所有计算机中的DRAM内存在体积不变的情况下内存容量提高两到三倍，BGA与TSOP相比，具有更小的体积，更好的散热性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升，采用BGA封装技术的内存产品在相同容量下，体积只有TSOP封装的三分之一；另外，与传统TSOP封装方式相比，BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。 § 封装的作用 封装(Package)对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁和规格通用功能的作用。封装的主要作用有： (1)物理保护。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，保护芯片表面以及连接引线等，使相当柔嫩的芯片在电气或热物理等方面免受外力损害及外部环境的影响；同时通过封装使芯片的热膨胀系数与框架或基板的热膨胀系数相匹配，这样就能缓解由于热等外部环境的变化而产生的应力以及由于芯片发热而产生的应力，从而可防止芯片损坏失效。基于散热的要求，封装越薄越好，当芯片功耗大于2W时，在封装上需要增加散热片或热沉片，以增强其散热冷却功能；5～1OW时必须采取强制冷却手段。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。 (2)电气连接。封装的尺寸调整(间距变换)功能可由芯片的极细引线间距，调整到实装基板的尺寸间距，从而便于实装操作。例如从以亚微米(目前已达到0．1 3μm以下)为特征尺寸的芯片，到以10μm为单位的芯片焊点，再到以100μm为单位的外部引脚，最后剑以毫米为单位的印刷电路板，都是通过封装米实现的。封装在这里起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而可使操作费用及材料费用降低，而且能提高工作效率和可靠性，特别是通过实现布线长度和阻抗配比尽可能地降低连接电阻，寄生电容和电感来保证正确的信号波形和传输速度。 (3)标准规格化。规格通用功能是指封装的尺寸、形状、引脚数量、间距、长度等有标准规格，既便于加工，又便于与印刷电路板相配合，相关的生产线及生产设备都具有通用性。这对于封装用户、电路板厂家、半导体厂家都很方便，而且便于标准化。相比之下，裸芯片实装及倒装目前尚不具备这方面的优势。由于组装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印刷电路板(PCB)的设计和制造，对于很多集成电路产品而言，组装技术都是非常关键的一环。 § 内存的封装技术 如今计算机的“心”奔腾不止，以百兆为单位的高速提升让我们不得不感叹CPU技术的成熟和完善。不过，光有一颗速急力猛的芯好像还远远不够，为了让计算机真正快速地跑起来，整个内外系统都需要齐齐跟进，而内存则一向是一个关注焦点。作为计算机的“运作机舱”，内存的性能直接影响计算机的整体表现，重要性是不言而喻的。与CPU一样，内存的制造工艺同样对其性能高低具有决定意义，而在内存制造工艺流程上的最后一步也是最关键一步就是内存的封装技术。采用不同封装技术的内存条，在性能上也会存在较大差距。从DIP、TSOP到BGA，不断发展的封装技术使得内存向着高频、高速的目标继续迈进，而NORCENT Micro－CSP等新型技术的出现，则意味着内存封装已经进入到CSP时代。 内存封装，“品质”外衣 我们所使用的每一条内存，其实是由数量庞大的集成电路组合而成，只不过这些电路，都是需要最后打包完成，这类将集成电路打包的技术就是所谓的封装技术。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。 在我们的计算机里，CPU需要严格地封装，内存条也同样不可怠慢，对于常见的内存条而言，我们实际看到的体积和外观并不是真正的内存的大小和面貌，那一个一个整齐排列的小黑块即内存芯片经过打包封装后的成果。对于内存这样以芯片为主的产品来说，封装技术不仅保证芯片与外界隔离，防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电学性能下降；而且封装技术的好坏还直接关系到与芯片连接的PCB（印制电路板）的设计和制造，从而对芯片自身性能的表现和发挥产生深刻的影响。 如此而言，封装技术好比内存的一件外衣，而内存品质在这里则是典型的“以貌取人”，越“高档”的外衣身价也就越高了。如同微处理器一样，内存条的技术也是不断地更新。人们手中内存条上的颗粒模样渐渐在变，变得比以前更小、更精致。变化不仅在表面上，而且这些新型的芯片在适用频率和电气特性上比老前辈又有了长足的进步。这一结晶应归功新型的内存芯片封装技术所带来的成果。 § LED封装技术 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作、输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。 LED的核心发光部分是P型半导体和N型半导体构成的PN结管芯。当注入PN结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光、紫外线光或者红外线光。但PN结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率。因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构和几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝键合为内引线与一条管脚相连，负极通过发射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光的损失。选用相应折射率的环氧树脂做过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性、绝缘性、机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材料和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。 一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0.2 -0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经PN结，发热性损耗使结区产生温升。在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热时保持色纯度与发光强度非常重要。以往采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随着电流的增大而增加。目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构。全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善了热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 § 生产工艺 1.工艺： a)清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b)装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机） d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 包装：将成品按要求包装、入库。 § 封装工艺 1.LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2.LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3.LED封装工艺流程 4．封装工艺说明 （1）芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求，电极图案是否完整。 （2）扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 （3）点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 （4）备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。 （5）手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品. （6）自动装架 自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 （7）烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。绝缘胶一般150℃，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。 （8）压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等 LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。 基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 （10）灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。 （11）模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。 （12）固化与后固化 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135℃，1小时。模压封装一般在150℃，4分钟。 （13）后固化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要。一般条件为120℃，4小时。 （14）切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。 （15）测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品进行分选。 （16）包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。 § LED单芯片封装 LED在过去的30多年里，取得飞速发展。第一批产品出现在1968年，工作电流20mA的LED的光通量只有千分之几流明，相应的发光效率为0.1lm/W，而且只有一种光色为650nm的红色光。70年代初该技术进步很快，发光效率达到1lm/W，颜色也扩大到红色、绿色和黄色。伴随着新材料的发明和光效的提高，单个LED光源的功率和光通量也在迅速增加。原先，一般LED的驱动电流仅为20mA。到了20世纪90年代，一种代号为“食人鱼”的LED光源的驱动电流增加到50-70mA，而新型大功率LED的驱动电流达到300—500mA。特别是1998年白光LED的开发成功，使得LED应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了实质性的一步。图2-1到图2-4描述了LED的发展历程。图2-1普通LED主要用于指示灯图2-2高亮度LED主要用于照明灯图2-3食人鱼LED图2-4大功率LEDA功率型LED封装技术现状 功率型LED分为功率LED和瓦(W)级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几十毫瓦功率LED除外)；W级功率LED的输入功率等于或大于1W。[3] § 半导体封装技术 半导体器件有许多封装形式，按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装三类。从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP，技术指标一代比一代先进。总体说来，半导体封装经历了三次重大革新：第一次是在20世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装，它极大地提高了印刷电路板上的组装密度；第二次是在20世纪90年代球型矩阵封装的出现，满足了市场对高引脚的需求，改善了半导体器件的性能；芯片级封装、系统封装等是现在第三次革新的产物，其目的就是将封装面积减到最小。 § 国内外比较 我国封装技术与国外封装技术的差距所在 （1）封装技术人才严重短缺、缺少制程式改善工具的培训及持续提高培训的经费及手段。 （2）先进的封装设备、封装材料及其产业链滞后，配套不拿且质量不稳定。 (3)封装技术研发能力不足，生产工艺程序设计不周伞，可操作性差，执行能力弱。 (4)封装设备维护保养能力欠伟，缺少有经验的维修工程师，且可靠性实验设备不齐全，失效分析(FA)能力不足。 (5)国内封装企业除个别企业外，普遍规模较小，从事低端产品生产的居多，可持续发展能力低，缺乏向高档发展的技术和资金。 (6)缺少团队精神，缺乏流程整合、持续改善、精细管理的精神，缺少现代企业管理的机制和理念。 |
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