目前，封装技术在当代的应用可谓是越来越广泛，通过对上一遍文章的了解，我们也大致已经对封装技术多多少少有所了解了，现在我们就继续来深入了解封装技术，关于封装技术的B功率型LED封装技术概述、封装技术的功率型LED白光技术、封装技术的LED单芯片封装、封装技术的半导体封装技术、封装技术的比较、封装技术的微电子封装技术、封装技术的IC发展对微电子封装推动、封装技术的COB技术、封装技术的Flipchip技术。
封装技术
封装技术的B功率型LED封装技术概述
半导体LED若要作为照明光源，常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比，距离甚远。因此，LED要在照明领域发展，关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。由于LED芯片输入功率的不断提高，功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求：①封装结构要有高的取光效率；②热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。
功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进一步提高，但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。现有的功率型LED的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改善芯片的热特性，并通过增大芯片面积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的发光通量，除了芯片外，器件的封装技术也举足轻重。功率型LED封装关键技术：a.散热技术
传统的指示灯型LED封装结构，一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达150～250℃/W，新的功率型芯片若采用传统式的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。
对于大工作电流的功率型LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技术关键。可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻；在器件的内部，填充透明度高的柔性硅胶，胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不会出现变黄现象；零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。
为提高器件的取光效率，设计外加的反射杯与多重光学透镜。
封装技术的功率型LED白光技术
常见的实现白光的工艺方法有如下三种：①蓝色芯片上涂上YAG荧光粉，蓝光激发荧光粉发出的黄绿光与蓝光合成白光。该方法相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好；色温偏高，显色性不理想。②RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用蓝+黄色双芯片补色产生白光。只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较③在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低，仍未达到实用阶段。
封装技术的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。
封装技术的半导体封装技术
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。
所谓封装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、保护芯片和增强电热性能的作用，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，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，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于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，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。
封装技术的比较
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，配套不全且质量不稳定。
(3)封装技术研发能力不足，生产工艺程序设计不周全，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。
封装技术的微电子封装技术
微电子封装通常有五种功能，即电源分配、信号分配、散热通道、机械支撑和环境保护。
1．封装技术的电源分配
微电子封装首先要能接通电源，使芯片与电路流通电流。其次，微电子封装的不同部位所需的电源有所不同，要能将不同部位的电源分配恰当，以减少电源的不必要损耗，这在多层布线基板上尤为重要。同时，还要考虑接地线的分配问题。
2．封装技术的信号分配
为使电信号延迟尽可能减小，在布线时应尽可能使信号线与芯片的互连路径及通过封装的I／O引出的路径达到最短。对于高频信号，还应考虑信号间的串扰，以进行合理的信号分配布线和接地线分配。
3．封装技术的散热通道
各种微电子封装都要考虑器件、部件长期工作时如何将聚集的热量散出的问题。不同的封装结构和材料具有不同的散热效果，对于功耗大的微电子封装，还应考虑附加热沉或使用强制风冷、水冷方式，以保证系统在使用温度要求的范围内能正常工作。
4．封装技术的机械支撑
微电子封装可为芯片和其他部件提供牢固可靠的机械支撑，并能适应各种工作环境和条件的变化。
5．封装技术的环境保护
半导体器件和电路的许多参数，如击穿电压、反向电流、电流放大系数、噪声等，以及器件的稳定性、可靠性都直接与半导体表面的状态密切相关。半导体器件和电路制造过程中的许多工艺措施也是针对半导体表面问题的。半导体芯片制造出来后，在没有将其封装之前，始终都处于周围环境的威胁之中。在使用中，有的环境条件极为恶劣，必须将芯片严加密封和包封。所以，微电子封装对芯片的环境保护作用显得尤为重要。
封装技术的IC发展对微电子封装推动
反映IC的发展水平，通常都是以IC的集成度及相应的特征尺寸为依据的。集成度决定着IC的规模，而特征尺寸则标志着工艺水平的高低。自20世纪70年代以来，IC的特征尺寸几乎每4年缩小一半。RAM、DRAM和MPU的集成度每年分别递增50％和35％，每3年就推出新一代DRAM。但集成度增长的速度快，特征尺寸缩小得慢，这样，又使IC在集成度提高的同时，单个芯片的面积也不断增大，大约每年增大13％。同时，随着IC集成度的提高和功能的不断增加，IC的I／O数也随之提高，相应的微电子封装的I／0引脚数也随之增加。例如，一个集成50万个门阵列的IC芯片，就需要一个700个．I／O引脚的微电子封装。这样高的I／0引脚数，要把IC芯片封装并引出来，若沿用大引脚节距且双边引出的微电子封装(如2．54mmDIP)，显然壳体大而重，安装面积不允许。从事微电子封装的专家必然要改进封装结构，如将双边引出改为四边引出，这就是后来的I,CCC、PL,CC和OFP，其I／O引脚节距也缩小到0．4mm，甚至0．3mm,，随着IC的集成度和I／O数进一步增加，再继续缩小节距，这种QFP在工艺上已难以实施，或者组装焊接的成品率很低(如0．3mm的QFP组装焊接失效率竟高达6％e)。于是，封装的引脚由四边引出发展成为面阵引出，这样，与OFP同样的尺寸，节距即使为1mm，也能满足封装具有更多I／O数的IC的要求，这就是正在高速发展着的先进的BGA封装。
裸芯片技术有两种主要形式：一种是COB技术，另一种是倒装片技术(Flipchip)。
封装技术
封装技术的COB技术
用COB技术封装的裸芯片是芯片主体和I/O端子在晶体上方，在焊接时将此裸芯片用导电/导热胶粘接在PCB上，凝固后，用Bonder机将金属丝(Al或Au)在超声、热压的作用下，分别连接在芯片的I/O端子焊区和PCB相对应的焊盘上，测试合格后，再封上树脂胶。与其它封装技术相比，COB技术有以下优点：价格低廉；节约空间；工艺成熟。COB技术也存在不足，即需要另配焊接机及封装机，有时速度跟不上；PCB贴片对环境要求更为严格；无法维修等。
封装技术的Flipchip技术
Flipchip，又称为倒装片，与COB相比，芯片结构和I/O端(锡球)方向朝下，由于I/O引出端分布于整个芯片表面，故在封装密度和处理速度上Flipchip已达到顶峰，特别是它可以采用类似SMT技术的手段来加工，故是芯片封装技术及高密度安装的最终方向。90年代，该技术已在多种行业的电子产品中加以推广，特别是用于便携式的通信设备中。裸芯片技术是当今最先进的微电子封装技术。随着电子产品体积的进一步缩小，裸芯片的应用将会越来越广泛。
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