电子封装总结及思考题

第1章 绪论

2. 封装作用有哪些？

答：1). 芯片保护

2).电信号传输、电源供电

3).热管理（散热）

4). 方便工程应用、与安装工艺兼容

3. 电子封装的技术基础包括哪些方面？

答：1). 基板技术

2).互连技术

3).包封/密封技术

4). 测试技术

TO （Transistor Outline）三引脚晶体管型外壳

DIP 双列直插式引脚封装

SMT （Surface Mount Technology）表面安装技术

PGA （Pin Grid Array）针栅阵列封装

BGA （Ball Grid Array）焊球阵列封装

CSP （Chip Size Package）芯片尺寸封装

MCM （Multi Chip Module）多芯片组件

3D 电子封装技术

SOP （System On a Package）

SIP （System In a Package）

IC 影响封装的主要因素：

1). 芯片尺寸

2).I/O引脚数

3).电源电压

4).工作频率

5).环境要求

微电子封装发展特点：

1). 向高密度、高I/O引脚数发展，引脚由四边引出向面阵列发展

2).向表面安装式封装（SMP ）发展，来适合表面安装技术（SMT ） 3).从陶瓷封装向塑料封装发展

4).从注重IC 发展芯片向先发展封装，再发展芯片转移

封装的分级：

1). 零级封装：主要有引线键合（Wire Bonding，WB ）载带自动焊（Tape Automated Bonding，TAB ）倒装焊（Flip Chip Bonding，FCB ）以及埋置芯片互连技术（后布线技术）

2). 一级封装：将一个或多个IC 芯片用于适宜的材料封装起来，成为电子元器件或组合

3). 二级封装：组装，将各种电子封装产品安装到PWB 或其他基板上。包括通孔安装技术（THT ）、表面安装技术（SMT ）和芯片直接安装（DCA ）技术

4). 三级封装：密度更高，功能更全，组装技术更加庞大复杂，是由二级组装的各个插板或插卡再共同插装在一个更大的母板上构成的。这是一种立体组装技术。

第2章 微电子工艺和厚薄膜技术

1. 薄膜工艺应用于在电子封装的哪些方面?

2. 为何需要表征薄膜材料的性能?

3. 常用薄膜材料分哪几类，分别有什么?

答：1). 导体膜：用于形成电路图形，为电路搭载部件提供电极以及电学连接 2).电阻膜：用于形成电路中的各种电阻或电阻网路。

3).介质膜：用于形成电容器膜和实现绝缘与表面钝化的作用

4).功能膜：用于实现除以上功能以外的特殊功能膜

微电子加工技术：

•材料制备：Si ，SOI ，ZnO ，GaN ，金属

•结构生成：o 图形转移：制版，光刻，胶光刻

o 材料堆积：PVD ，CVD ，电镀，凝胶-溶胶

o 材料去除：湿法腐蚀，干法刻蚀，剥离

•参数检测：o 工艺过程参数

o 工艺结果参数

厚膜材料：厚膜加工工艺（几微米至几百微米）

薄膜材料：薄膜加工工艺（几微米以下）

薄膜材料的重要性：

1). 实现器件和系统微型化的最有效的技术手段

2). 薄膜材料或其器件将显示出许多全新的物理现象

3). 可以将各种不同的材料灵活地组合在一起

薄膜材料的制备：

CVD ：可以大大提高薄膜的沉积速率

PVD：蒸发法：沉积速率高、薄膜纯度高

溅射法：薄膜物质成分与靶材的成分相同，附着力强

薄膜表征的重要性：

1). 工艺结果 2).对象性能 3).改进参数

薄膜主要的表征量：

1). 厚度 2).形貌和结构 3).成分

1. 厚膜电路形成技术有哪些？

答：1). 多层厚膜印刷法，即在烧成的基板上，反复进行印刷电路图形、绝缘

层、烧成的过程，从而实现多层结构（目前常用）

2). 多层生片共烧法，在未烧成的各层生片上，分别打孔、印刷导体图形、生片叠层、热压、脱胶、烧成，或者在生片上多次印刷后，一次烧成

2. 简述丝网印刷厚膜制作方法？

答：使丝网模版与基板保持一定的间隙，用刮板以一定的速度和压力使浆料从丝网模版的上方按图形转写在基板上，经烧成制得厚膜电。

3. 厚膜导体和介电材料的发展趋势是什么？

厚膜技术：低成本、高效率

能够用厚膜就不用薄膜

厚膜电路的优点：

1).可直接形成电路

2).容易实现低电路电阻

3).可实现多层化

4).工艺简单、成本低廉

5).可大面积、大范围制作

第3章 基板技术

1. 为什么基板技术是一项十分重要的微系统封装技术

答：基板是实现元器件功能化、组件化的一个平台。

作用：1). 支撑 2).绝缘 3).导热 4).信号优化

2. 常用基板分那几类？它们的主要应用场合有哪些？

答：有机基板: 纸基板、玻璃布基板、复合材料基板、环氧树脂类、聚酯树脂

类、耐热塑性基板、扰性基板、积层多层基板

无机基板：金属类基板、陶瓷类基板、玻璃类基板、硅基板、金刚石基板

3. 对于功能密度越来越大的芯片，我们需要考虑的基板技术有哪些？

4. 对于本课程的内容和讲授方式，有什么样的建议？

基板发展趋势：

1). 布线高密度化 2). 层间互连精细化 3). 结构的三维化\立体化 常用基板材料：

1).Al2O3 Al2O3+SiO2 ，厚膜+薄膜、表面平整度

2).AlN 热导率，膨胀系数，机械性能，无毒性

3). 共烧陶瓷 LTCC，HTCC

4). 有机多层基板 PWB

5).Si 电学、机械性能优异，与IC 完全兼容

6). 金刚石 高热导率，低K 值，优秀的钝化性能

厚膜多层基板：

优点：工艺简单，成本低、投资小，研制和生产周期短。

缺点：导体线宽、间距、布线层数及通孔尺寸受到丝网印制的限制

大功率密度基板的必要性：

1). 各类IC 芯片的功率密度越来越大

2). 热失效所占比例大

3). 匹配的热膨胀系数以及轻度高、重量轻、工艺实时性好、成本低

1. 简述PWB 基板的作用以及面临的问题

2. 概述LTCC 基板的特点、主要工艺过程

答：LTCC 低温共烧陶瓷主要优点:

1) 烧结温度低

2) 可使用导电率高的材料

3) 信号传输快

4) 可提高系统性能

5) 可埋入阻容元件，增加组装密度

6) 投资费用低，可利用现有的厚膜设备和工艺

3. 谈谈你对显示面板在电子行业中的作用的认识

PWB 基板：

一块具有复杂布线图形及组装各种元器件的平台

新型PWB 工艺：

1). 薄和超薄铜箔的采用

2). 小孔钻削技术

3). 小孔金属化及深孔电镀技术

4). 精细线条的图形刻蚀技术

5). 真空层压技术

PDP （Plasma Display Panel）等离子显示屏

第4章 微互连技术

1. 微互连主要有哪些技术？

答：1). 钎焊：需要连接的母材不熔化，在其间隙中填充比母材熔点低、且呈熔

化状态的金属或合金，经冷却固化而实现母材间的连接

2). 引线键合法(WB)：将半导体芯片焊区与微电子封装引线或基板上的金属

布线用金属丝连接起来

3). 载带自动焊(TAB)：一种基于金属化柔性高分子载带将芯片组装到基板

上的集成电路封装技术

4). 倒装焊技术(FCB)：在裸芯片电极上形成连接用凸点，将芯片电极面朝

下经钎焊或其它工艺将凸点和封装基板互连

2. WB有什么样的优势和缺点？

3. FCB的主要思想有哪些？

答：为芯片与基板间互连用凸点代替传统的引线键合

芯片朝下、芯片覆盖基板、阵列式引线、片间填充

表面平整度、焊接均匀性、自对准

热压焊(TCB Thermocompressing Bonding)

超声键合(USB Ultrasonic Bonding)

热超声键合(TSB Thermosonic Bonding)

埋置芯片互连技术：

与前面先布线、后焊接不同，埋置芯片互连技术是先将IC 芯片埋置到基板或PI 介质层中，再统一进行金属布线，又称后布线技术

第5章 包封与密封技术

1. 包封与密封技术的特别和各自的典型工艺

答：1). 包封：用有机物材料封装，通常用低温聚合物来实现，为非气密封装 传递模注封装：传递模注是热固性塑料的一种成型方式，模注时先将原

料在加热室加热软化，然后压入已被加热的模腔内固化成型

2). 密封：用无机物材料封装，气密封装

金属封装、陶瓷封装、玻璃封装

2. 包封技术对于整个电子行业的影响

答：包封和密封是实现芯片和环境隔离、保护元器件长期有效工作的重要手段

3. 完整的电子封装，应该从哪些角度去解决设计和技术问题

第6章 典型封装

器件级封装：

也称单芯片封装（single chip package），是对单个的电路或元器件芯片进行包封或密封

对两个或两个以上的芯片进行封装称为多芯片封装（multichip package）, 或多芯片模件（multi-chip module）

o 对芯片进行包覆

o 引线连接

o 引出引线端子

o 完成封装体

器件级封装的分类：

1). 金属封装：o 分立器件封装

o 集成电路封装：直插、表面扁平

o 光电器件封装：窗口、滤镜、光通道

o 特殊器件封装

2). 陶瓷封装：o 直插型

o 表面贴装型

o CBGA …

3). 塑料封装：o 直插型

o 表面贴装型

o TAB

4). 金属陶瓷封装：o 分立器件封装型

o 微波电路封装类

o 金属框架、陶瓷绝缘

塑料封装工艺过程：

1). 模具制作、引线框架

2). 芯片减薄、划片

3). 粘片

4). 键合

5). 塑封

6). 固化

7). 切筋、去毛刺、打标等后处理

陶瓷封装工艺：

1).生瓷片底板成型

2). 金属化、电镀形成电极

3). 瓷片叠层

4). 烧结

5). 粘片

6). 键合

7). 加强固定（如果必要）

8). 封盖

SMT 表面贴装技术（Surface Mounting Technology）：

用自动组装设备将片式化、微型化的无引线、短引线表面组装元器件（SMC/SMD）直接贴、焊到布线基板表面特定位置的一种电子装联技术 SMT 典型工艺 （ 单面/双面SMT ）：

1). 丝印：将焊膏或贴片胶漏印到PCB 的焊盘上

2). 点胶：将胶水滴到PCB 的的固定位置上，将SMC 固定到PCB 板上

3). 贴装：将SMC/SMD安装到PCB 的固定位置上

4). 波峰焊：将熔化的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成焊料波峰，实现元器

件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊

5). 回流焊：通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现

元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊

6). 清洗：将PCB 板上面的焊接残留物如助焊剂等除去

7). 检测：对PCB 板进行焊接质量和装配质量的检测

8). 返修：对检测出现故障的PCB 板进行返工

SMC 泛指无源表面安装元件

SMD 泛指有源表面安装器件