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[2]運行監(jiān)測協(xié)調局2015年1―12月電子信息制造業(yè)運行情況[OL].2016-01-25..
[3]朱永鑫，李曉延，肖慧.電子封裝無鉛焊點界面金屬間化合物性能研究綜述[J].功能材料，2013，44（4）：457-462.
[關鍵詞]芯片封裝技術技術特點
我們經常聽說某某芯片采用什么什么的封裝方式，在我們的電腦中，存在著各種各樣不同處理芯片，那么，它們又是采用何種封裝形式呢?并且這些封裝形式又有什么樣的技術特點以及優(yōu)越性呢?在本文中，作者將為你介紹幾個芯片封裝形式的特點和優(yōu)點。
一、DIP雙列直插式封裝
DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，絕大多數中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式，其引腳數一般不超過100個。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，需要插入到具有DIP結構的芯片插座上。當然，也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心，以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點：(1)適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接，操作方便。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值較大，故體積也較大。Intel系列CPU中8088就采用這種封裝形式，緩存和早期的內存芯片也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)?；虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式，其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將芯片各腳對準相應的焊點，即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片，如果不用專用工具是很難拆卸下來的。PFP方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是長方形。
QFP/PFP封裝具有以下特點：(1)適用于SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。(2)適合高頻使用。(3)操作方便，可靠性高。(4)芯片面積與封裝面積之間的比值較小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。
三、PGA插針網格陣列封裝
PGA芯片封裝形式在芯片的內外有多個方陣形的插針，每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少，可以圍成2~5圈。安裝時，將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸，從486芯片開始，出現一種名為ZIF的CPU插座，專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起，CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處，利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力，將CPU的引腳與插座牢牢地接觸，絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起，則壓力解除，CPU芯片即可輕松取出。PGA封裝具有以下特點：(1)插拔操作更方便，可靠性高。(2)可適應更高的頻率。Intel系列CPU中，80486和Pentium、PentiumPro均采用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術的發(fā)展，對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關系到產品的功能性，當IC的頻率超過100MHz時，傳統(tǒng)封裝方式可能會產生所謂的“CrossTalk”現象，而且當IC的管腳數大于208Pin時，傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此，除使用QFP封裝方式外，現今大多數的高腳數芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉而使用BGA封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術又可詳分為五大類：(1)PBGA基板：一般為2~4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中，PentiumII、III、IV處理器均采用這種封裝形式。(2)CBGA基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片的安裝方式。Intel系列CPU中，PentiumI、II、PentiumPro處理器均采用過這種封裝形式。(3)FCBGA基板：硬質多層基板。(4)TBGA基板：基板為帶狀軟質的1~2層PCB電路板。(5)CDPBGA基板：指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)。
BGA封裝具有以下特點：(1)I/O引腳數雖然增多，但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式，提高了成品率。(2)雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。(3)信號傳輸延遲小，適應頻率大大提高。(4)組裝可用共面焊接，可靠性大大提高。
BGA封裝方式經過十多年的發(fā)展已經進入實用化階段。1987年，日本西鐵城公司開始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片。而后，摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發(fā)BGA的行列。1993年，摩托羅拉率先將BGA應用于移動電話。同年，康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應用。直到五六年前，Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等)，以及芯片組中開始使用BGA，這對BGA應用領域擴展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前，BGA已成為極其熱門的IC封裝技術，其全球市場規(guī)模在2000年為12億塊，預計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。
五、CSP芯片尺寸封裝
隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮，封裝技術已進步到CSP。它減小了芯片封裝外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的1.2倍，IC面積只比晶粒大不超過1.4倍。
CSP封裝又可分為四類：(1)傳統(tǒng)導線架形式，代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達等等。(2)硬質內插板型，代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。(3)軟質內插板型，其中最有名的是Tessera公司的microBGA，CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。(4)晶圓尺寸封裝：有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式，WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片，它號稱是封裝技術的未來主流，已投入研發(fā)的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點：(1)滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值很小。(3)極大地縮短延遲時間。CSP封裝適用于腳數少的IC，如內存條和便攜電子產品。未來則將大量應用在信息家電、數字電視、電子書、無線網絡WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機芯片、藍芽等新興產品中。
六、MCM多芯片模塊
一、DIP雙列直插式封裝
DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片,絕大多數中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100個。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的芯片插座上。當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應特別小心,以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點:(1)適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。Intel系列CPU中8088就采用這種封裝形式,緩存和早期的內存芯片也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規(guī)模或超大型集成電路都采用這種封裝形式,其引腳數一般在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設計好的相應管腳的焊點。將芯片各腳對準相應的焊點,即可實現與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。PFP方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長方形。
QFP/PFP封裝具有以下特點:(1)適用于SMD表面安裝技術在PCB電路板上安裝布線。(2)適合高頻使用。(3)操作方便,可靠性高。(4)芯片面積與封裝面積之間的比值較小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。
三、PGA插針網格陣列封裝
PGA芯片封裝形式在芯片的內外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據引腳數目的多少,可以圍成2~5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486芯片開始,出現一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結構生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU芯片即可輕松取出。PGA封裝具有以下特點:(1)插拔操作更方便,可靠性高。(2)可適應更高的頻率。Intel系列CPU中,80486和Pentium、Pentium Pro均采用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術的發(fā)展,對集成電路的封裝要求更加嚴格。這是因為封裝技術關系到產品的功能性,當IC的頻率超過100MHz時,傳統(tǒng)封裝方式可能會產生所謂的“CrossTalk”現象,而且當IC的管腳數大于208 Pin時,傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現今大多數的高腳數芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉而使用BGA封裝技術。BGA一出現便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術又可詳分為五大類:(1)PBGA基板:一般為2~4層有機材料構成的多層板。Intel系列CPU中,Pentium II、III、IV處理器均采用這種封裝形式。(2)CBGA基板:即陶瓷基板,芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片的安裝方式。
Intel系列CPU中,Pentium I、II、Pentium Pro處理器均采用過這種封裝形式。(3)FCBGA基板:硬質多層基板。(4)TBGA基板:基板為帶狀軟質的1~2層PCB電路板。(5)CDPBGA基板:指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)。
BGA封裝具有以下特點:(1)I/O引腳數雖然增多,但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式,提高了成品率。(2)雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能。(3)信號傳輸延遲小,適應頻率大大提高。(4)組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
BGA封裝方式經過十多年的發(fā)展已經進入實用化階段。1987年,日本西鐵城公司開始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片。而后,摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發(fā)BGA的行列。1993年,摩托羅拉率先將BGA應用于移動電話。同年,康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應用。直到五六年前,Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等),以及芯片組中開始使用BGA,這對BGA應用領域擴展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前,BGA已成為極其熱門的IC封裝技術,其全球市場規(guī)模在2000年為12億塊,預計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。
五、CSP芯片尺寸封裝
隨著全球電子產品個性化、輕巧化的需求蔚為風潮,封裝技術已進步到CSP。它減小了芯片封裝外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的1.2倍,IC面積只比晶粒大不超過1.4倍。
CSP封裝又可分為四類:(1)傳統(tǒng)導線架形式,代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達等等。(2)硬質內插板型,代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。(3)軟質內插板型,其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。(4)晶圓尺寸封裝:有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式,WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片,它號稱是封裝技術的未來主流,已投入研發(fā)的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點:(1)滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值很小。(3)極大地縮短延遲時間。CSP封裝適用于腳數少的IC,如內存條和便攜電子產品。未來則將大量應用在信息家電、數字電視、電子書、無線網絡WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機芯片、藍芽等新興產品中。
【關鍵詞】封裝材料與工藝 教學內容 教學手段 探索 實踐
近十多年來，隨著電子信息產業(yè)迅猛發(fā)展，電子工業(yè)技術更新速度越來越快，產品升級換代周期不斷縮短。電子工業(yè)及其產品在給人類的生活帶來便利的同時，給全球生態(tài)環(huán)境造成的消極影響也越來越嚴重。為此，根據高等學校材料科學與工程教學指導委員會材料化學專業(yè)規(guī)范、上海第二工業(yè)大學的辦學定位以及國家和地方經濟社會發(fā)展的需要，2009年經教育部批準建立材料化學專業(yè)（綠色電子材料方向）并開始招生，其是基于電子產品制造綠色化和從源頭上解決電子廢棄物資源化技術為主體，培養(yǎng)具有寬厚材料化學專業(yè)知識，電子信息制造基礎知識和電子廢棄物資源化技術，從事綠色電子材料設計與制備技能的專業(yè)技術人才，滿足微電子及光電材料與器件制造、電子原輔料制備、電子廢棄物處理等高新技術和環(huán)保產業(yè)需求[1，2]。其中《封裝材料與工藝》課程是我校材料化學專業(yè)――綠色電子材料方向的一門重要的專業(yè)基礎課，涵蓋的技術面極廣，屬于復雜的系統(tǒng)工程，除了信息技術和工業(yè)技術外，它還涉及物理、化學、材料、化工、電子、機械、經濟學、環(huán)境工程等專業(yè)領域，是理論與實踐并重的技術基礎課程。隨著集成電路產業(yè)的發(fā)展，電子封裝越來越受到人們的重視。國家教委設置了“微電子制造工程”目錄外專業(yè)，國防科工委設置了“電子封裝技術”目錄外緊缺專業(yè)。許多高校的材料學、材料加工、機械制造方面的研究也逐漸向電子封裝的材料、工藝和裝備轉移，已有多所高校開辦了電子封裝技術專業(yè)[3]。但目前針對綠色電子材料方向，同時兼顧電子廢棄物資源化開設《封裝材料與工藝》課程的高校并不多。因此，作為新開設專業(yè)，如何立足學校的辦學定位，服務于國家和地方經濟社會發(fā)展，并與復旦大學、華東理工大學和上海電力大學的材料化學專業(yè)形成優(yōu)勢互補，這都為我們新開材料化學專業(yè)本科教育提出了更大的挑戰(zhàn)，也帶來了難得的機遇，相應的也對材料化學相關課程的設置和教學效果提出了更高要求。
本文結合作者在上海第二工業(yè)大學材料化學專業(yè)―綠色電子材料方向的《封裝材料與工藝》課程教學工作，以及在課程建設中的一些心得體會，從教學內容、教學方法及教學手段等方面進行探討和實踐。
1. 強化專業(yè)特色，優(yōu)化教學內容
不同高校不同專業(yè)對電子封裝課程教學內容偏重點有所不同，“985”和“211”高校重在培養(yǎng)研究型人才，偏重于傳授理論知識.知識面較廣，為學生今后深造打下牢同的基礎。其他院校開設“微電子制造工程”專業(yè)，以及在“材料成型及控制工程”專業(yè)中開設“微電子封裝”方向的院校，傳授內容偏重于電子封裝中的二級封裝技術（電子組裝技術），培養(yǎng)工程型人才。上海第二工業(yè)大學在材料化學專業(yè)（綠色電子材料方向）中開設了《封裝材料與工藝》課程，和其他高校重在培養(yǎng)研究型人才而偏重于傳授理論知識不同，為了能夠使畢業(yè)生具有較好的就業(yè)前景，上海第二工業(yè)大學的培養(yǎng)目標定位于培養(yǎng)滿足微電子及光電子材料與器件制造、電子廢棄物處理等高新技術和環(huán)保產業(yè)需求的高素質創(chuàng)新人才。因此，更希望課堂上學生能夠在接受本專業(yè)知識外，同時擴大知識范圍?！斗庋b材料與工藝》課程是一門學時數為48學時的專業(yè)必修課，教學內容在滿足電子封裝材料和工藝授課要求的同時，還需兼顧學生綠色環(huán)保及廢棄物資源化理念的培養(yǎng)，因此課程內容的選擇需要基于專業(yè)的培養(yǎng)目標，突出學科重點。
我們設計優(yōu)選的《封裝材料與工藝》理論課程體系總體分為八個部分：（1）封裝的概述，包括電子封裝的意義、功能及發(fā)展趨勢；（2）封裝材料，包括高分子封裝材料、陶瓷封裝材料、焊接材料、引線框架材料等；（3）封裝工藝過程，包括芯片貼裝、芯片互連、引線鍵合等；（4）封裝設計，包括電設計和熱控制設計；（5）先進封裝技術，主要包括BGA技術、CSP技術、WLP技術及MCM技術等；（6）可靠性設計及測試；（7）電子廢棄物資源化技術；（8）電子產品有毒有害物質防護與檢測。
同時，為了適應電子封裝的發(fā)展趨勢和不斷涌現的新技術和新工藝，我們在授課中盡量刪除繁瑣的理論推導，例如電設計章節(jié)中一維波動方程等，對部分過時的技術知識，也作了相應的調整，主要是以必需和夠用為度。另外，還增加一些熱門專題，如光電子、LED封裝、液晶顯示等的封裝知識及國際國內相關法律法規(guī)等，并通過PPT及相關視頻展示，進一步開拓學生對新興先進的封裝知識的了解，增強電子產品制造綠色化及廢棄物資源化的理念。同時，緊緊跟隨專業(yè)及行業(yè)發(fā)展的前沿，適時進行相關熱點專題的調整。
2. 產學研結合，注重實踐、實（見）習基地建設
實踐是工科專業(yè)教育的根本已成為國際高等工程教育界的共識。我國近年來隨著新的教學計劃的修訂，實驗和實訓等環(huán)節(jié)在整個教學計劃中的比重明顯增大。實踐教學是電子封裝課程的重要組成部分，是培養(yǎng)學生動手能力、認知能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)[4]。為了培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新和實踐能力的、符合社會需求、高素質復合應用型工程技術人才，伴隨著材料化學專業(yè)（綠色電子材料方向）組建過程， 我們加強了實（見）習和實訓教學環(huán)節(jié)建設， 將綠色電子材料教研室、電子廢棄物研究所、分析測試中心等進行資源整合，同時，聯合校外企事業(yè)單位，例如上海市集成電路展覽館、上海杉杉科技、上海藍寶光電、上海宏力半導體、日月光封裝、上海新金橋環(huán)保等，建立了具有本校特色的校內外綠色電子材料與封裝生產實（見）習基地，通過參觀相關企事業(yè)增強學生對生產過程的初步直觀認知。同時，采取與企業(yè)實際生產接軌的流水線式實習安排， 讓每個同學負責生產制造過程中某一項工序，并定期進行輪換工作，適時地對學生進行安裝、組裝、貼裝和封裝以及電子廢棄物拆卸再利用等具體工藝的實訓，而這些實訓內容是電子封裝和電子產品資源化的基本和必備技能。通過這些實訓和實習，進一步增強學生對電子封裝材料、封裝工藝以及電子廢棄物資源化的感性認識和體驗，從而實現我們對電子產品從“源頭到墳墓”整個過程的綠色化的教學理念。實（見）習等基地建設是實現加強實踐教學，提高實踐教學質量水平，推進產學研相結合研究的基本保證。其目的是為學生創(chuàng)造更多機會進入實踐基地學習鍛煉，進一步加強實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時實現資源共享，提高設備的利用率。加強現有實踐基地的建設，同時開辟新的實踐基地，不僅有利于產學研相結合研究的發(fā)展，而且有利于實踐教學基地的長效運轉。
通過實踐教學，能夠培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神、分析和解決問題能力，使之掌握現有生產工藝技術，提高其對新技術、新工藝、新設備等的認識，開闊了眼界，促進學生畢業(yè)后盡早融入就業(yè)單位，適應工作崗位。當前大學生就業(yè)形勢嚴峻，緩解就業(yè)壓力，就必須根據企業(yè)與學生的需要進行教學改革，建立適合當地經濟發(fā)展需要的人才培養(yǎng)模式，使學校的辦學行為與企業(yè)接軌，充分發(fā)揮企業(yè)人力資源與物質資源在辦學過程中的作用，實現企業(yè)資源與學校資源的有機整合，優(yōu)化資源配置。通過教學實踐改革，一方面可以拓展了學生的就業(yè)渠道，解決了家長的后顧之憂，另一方面也可減輕社會就業(yè)壓力，促進了社會的繁榮和穩(wěn)定。
3. 結束語
由于電子封裝技術的自身特點，決定了教學內容和教學手段與其他學科相比，有其特殊的要求。另外，不同層次的學校，不同的專業(yè)對于《封裝材料與工藝》課程的教學要求也有所不同，所以，教師在授課過程中，要根據本校定位、專業(yè)特點以及學生情況因材施教，優(yōu)選課程教學內容，并結合自身專業(yè)的教學目標，合理選擇課程教學手段。在傳遞相關專業(yè)知識的同時，拓展了認知和感性的寬度和廣度，以培養(yǎng)學生分析問題的能力，知識應用能力和創(chuàng)新意識，提高其工程職業(yè)實踐能力，以滿足社會對專業(yè)人才的需要。但教學探索改革要做的工作還很多，所以《封裝材料和工藝》課程的教學還需要長期和深入的研究和探討。
【參考文獻】
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加盟NS超過25年、于2000年接下包括香港在內的中國區(qū)業(yè)務的運作和銷售工作的美國國家半導體中國區(qū)總經理李乾認為，未來幾年除了手機等通信設備之外，以提供娛樂為主的便攜式電子產品如iPod、MP3播放機和個人媒體播放機(PMP)也極受國內的消費者歡迎，這些產品的特點是可以從網上下載音樂、影視節(jié)目及電子游戲。此外，DVBS、DVBC和IPTV等高清電視機將會繼續(xù)是國內的熱銷產品。
根據Databeans Estimates預測，到2010年全球模擬半導體市場將以12%的復合增長率成長，亞太地區(qū)將高達17%，其中中國市場的增長尤為可觀，將高達20%。通信設備、消費電子產品將是驅動半導體市場成長的主要動力；此外保安、數字廣播、節(jié)能及監(jiān)控、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)設備等方面的需求也將相應增加。
這又將為NS帶來怎么樣的機遇呢？李乾表示，由于便攜式電子產品外型必須小巧，卻又要不斷添加新功能，因此必須符合以下的要求：1.方便攜帶：芯片的功耗必須很低，封裝必須小巧而且高度集成；2.符合環(huán)保要求：極高的能源效益；3.更友善的人機接口：清晰的音像效果。美國國家半導體擁有先進的工藝、封裝及高度集成的技術，因此可為OEM客戶提供更高性能的解決方案，使客戶不但可以降低新產品的功耗，而且還可縮小電路板面積以及產品的整體體積；最新開發(fā)的VIP50 BiCMOS工藝技術，便是專為放大器產品而開發(fā)的模擬工藝技術，大大提升了放大器的性能與精度，最適用于體積小巧的電子消費產品。
概括來看，NS的產品包括電源管理電路、性能卓越的放大器及音頻子系統(tǒng)、數據轉換芯片及接口解決方案。近期推出的新產品各具特色，涵蓋了廣泛的應用領域，例如：
高度集成的能源管理單元(LP5550)：可將手持式電子消費產品的功耗減少達70%，因此手持式電子產品廠商不但可以為其產品添加視頻及3D電子游戲等更多新功能，又可延長產品的電池壽命。
高精度、高性能放大器(LMP2011、LMP2012及LMP2014)：該系列的推出顯示我們已成功進入高速成長的高精度放大器市場。全新LMP系列適用于準確度要求極高的新一代電子系統(tǒng)，包括醫(yī)療設備、工業(yè)系統(tǒng)及汽車電子系統(tǒng)。
業(yè)界首款高性能單芯片以太網饋電芯片(LM5070)：可大幅精簡系統(tǒng)設計，適用于網絡電話、局域網、遠程保安系統(tǒng)攝像鏡頭、無線上網設備及掃描卡閱讀機；比市場上其它器件節(jié)省空間，電源設計更加簡單。
模擬音頻產品(LM4934)：業(yè)界首款同時兼?zhèn)鋽底旨澳M輸入路徑的音頻子系統(tǒng)，為系統(tǒng)設計提供很大的靈活性。工程師可以充分利用這些優(yōu)點，減少所需器件數目，縮小電路板的面積，削減系統(tǒng)成本以及縮短設計時間。
無鉛封裝選擇：美國國家半導體是少數幾個很早就宣布將分階段改用無鉛封裝的芯片商之一。該計劃涵蓋公司15,000款集成電路，顯示了全面符合限制使用危險物品規(guī)定(RoHS)的承諾。
李乾并揭示了NS未來發(fā)展的策略，表示未來將繼續(xù)把模擬技術與電源管理技術結合在一起，設計、開發(fā)全球最高性能、功耗最低的數據轉換器、放大器及接口電路，以模擬產品為核心為客戶提供高性能模擬芯片產品，開發(fā)高集成度、低功耗及小巧封裝的模擬芯片仍然是業(yè)務發(fā)展的策略。也就是在這樣的策略指引下，NS的電源管理芯片產品一再暢銷全球，放大器芯片的銷量也保持強勁的態(tài)勢。這兩類芯片為NS提供近60%的收入。
美國國家半導體
推出內置Class D揚聲器驅動器的音頻子系統(tǒng)
LM4935 芯片設有多個數字及模擬輸入/輸出，是一款功能齊備的音頻子系統(tǒng)，可以利用 1.8V～5.5V的電源供應操作，而且具備相關的功能及裝置，其中包括可輸出570mW功率以驅動8W負載的D類揚聲器放大器、可支持無需輸出電容器或直流電耦合操作的立體聲頭戴式耳機放大器(其特點是可為每一聲道提供30mW輸出功率以驅動32W負載)、可輸出30mW功率以驅動32W負載的單聲道耳機放大器、以及專為利用外部供電的免提聽揚聲器而設的線路輸出(以便提供無需濾波器的D類立體聲揚聲器功能)。此外，這款芯片還內置其他的電路，例如可用以監(jiān)控系統(tǒng)的逐次逼近寄存器(SAR)模擬/數字轉換器以及高度原音的數字/模擬轉換器。
LM4935芯片設有具備脈沖編碼調制(PCM)功能的雙向I2S數字接口，可為基帶的特殊應用集成電路(ASIC)/處理器與模擬輸出之間的通信提供接口聯系，確保任何音頻文件或語音數據都可在這兩者之間往來傳送。此外，這套子系統(tǒng)也設有I2C兼容的讀/寫數字接口。
概述
目前行業(yè)內，二極管產品主要以管狀封裝形式為主，但這種外形有許多缺點：
在取件、貼裝、焊接等過程中，容易出現拋料、破裂等現象，生產效率低下，不易于大批量應用。
存在熱膨脹系數不匹配現象，容易造成熱失配而造成損傷，可靠性下降。
產品的抗彎折強度不夠。
玻璃封裝的產品的抗溫度沖擊的能力不足，容易造成產品的破裂。
貼片式二極管在制造技術上應用了適用于大批量生產的厚膜印刷等工藝，是片式電阻器生產工藝、設備等的延伸，在技術上具有先進性，產品的整體外觀類似于片式電阻，但內部結構又不完全等同于片式電阻器。作為一種性價比卓越的新型元器件，隨著電子產品對元件輕、小、薄的需求，它必將給其應用領域帶來深遠的影響。不久的將來，這種封裝形式的二極管產品將成為市場的主流，迅速取代現有的插件二極管、玻封二極管和塑封二極管。
生產流程設計
陶瓷基片背面電極及正面電極印刷黏貼芯片被覆底層保護露出芯片頂端凸點形成上層電極被覆絕緣保護膠標注極性標記或文字字母折裂成條狀形成端電極折斷成粒狀在端子表面形成焊錫層金屬電性能檢測包裝。
產品工藝設計
上面介紹了產品的結構及流程設計，下面對產品生產的過程工藝進行簡單說明。
這種產品在生產的過程中應用到了很多厚膜片式電阻器產品的材料、設備和工藝技術，如包括Al2O3陶瓷基片(0603、0805、1206等)、導體Ag漿料、標志漿料等。而這種產品關鍵核心是產品的芯片，其特性取決于產品設計的需要，目前能做的產品包括：4148開關管、穩(wěn)壓管、肖特基管、整流管等。厚膜操作技術是一種廣泛應用的技術，在很多批量生產的產品上已大量使用，具有一定的成熟性。
當然，我們介紹的是一種半導體，它同樣需要滿足半導體產品生產制造需要的工藝條件、環(huán)境條件及操作條件。
下面，按照流程的設計，按步驟進行說明。
1首先準備一些已有橫向和縱向切槽的Al2O3陶瓷基片，如圖3所示；在每一個單元的切槽面，將電子Ag漿料通過絲網印刷的方式印刷形成表面電極；在基片單元的反面印刷背面電極；
最后將以上已形成圖形的成品放入高溫爐(600℃～850℃)中燒成。
2完成以上步驟后，需要在表面電極的中心位置印刷一個圓形的導電樹脂銀膠(不干燥)；并在銀膠位置貼上一顆芯片，要求平整而且位置準確，將產品放入爐(100℃～200℃)中固化，經過這樣的流程后，芯片就穩(wěn)固的黏結在陶瓷片上了。
3下一步，在已經貼好芯片的產品上涂覆一層黑色的環(huán)氧樹脂，將芯片充分的保護住，同時將芯片的凸頭露出來。然后，將產品放人爐(100℃～200℃)中固化。
4如同表面電極的印刷方式一樣，在以上產品的基礎上，通過絲網印刷方式在產品的表面印刷一層導體，這層導體將芯片的凸頭電極引出到產品的另一端。
5產品的兩個電極均引出后，在產品的表面再印刷一層環(huán)氧保護及柵性標志并固化。這樣，產品的主體部分就成型了。
6最后，使用與片式電阻器一樣的方式進行折條、封端、固化、折粒、電鍍。這樣一顆厚膜貼片式二極管產品就成型了。最后，再按照不同的產品的指標要求，進行產品的測試包裝(可以使用貼片電阻類似的紙帶、卷盤包裝)。
主要技術參數(以1N4148為例)
產品的外形、性能特點
綜合特點
采用0603、0805、1206等標準化封裝，體積小、重量輕，組裝密度高。 具有良好的耐熱、耐濕性(96h/PCT；40℃ 90％～95％RH/1000h)，適應再流焊與波峰焊。
無引線，電性能穩(wěn)定，可靠性高，有利于高頻化、高速化。 能與自動裝貼設備匹配。 機械強度高，具有良好的抗彎曲、抗沖擊能力，其中彎板強度達到彎曲3mm的水平，在自由跌落試驗中跌落1000次不失效。 大部分生產工藝與片式電阻相同，主要為厚膜方法，工藝成熟、制作方法簡單、生產效率高、制作周期短。
外形特點
體積更小，重量更輕，其中以0603封裝的優(yōu)勢更為明顯。采用這樣的封裝能夠大大減少占位面積，進一步提高電路板的組裝密度，更充分體現SMT的體積優(yōu)勢，符合電子元器件微型化、薄型化的發(fā)展方向。 0603、0805、1206封裝均為矩形結構，相比LL-34封裝的圓柱形結構而言，更適用于貼片機，更易于實現自動化貼裝，貼裝的故障率更低、可靠性更高。 具有一定的兼容性，其中1206封裝的二極管長度和寬度與LL-34玻封二極管的長度與直徑較接近，因而1206封裝的二極管可直接替代LL-34玻封二極管，而不需要對焊盤尺寸作任何修改。 外形比塑封管更小，制造過程更簡便，性能不劣。
結語
關鍵詞：大功率LED；封裝技術；材料；結構
1 概述
LED，也就是我們所說的發(fā)光二極管，是一種新型的固態(tài)冷光源。相比于傳統(tǒng)的照明燈具，它具有很多的優(yōu)點，比如節(jié)省能源、發(fā)光效率高、綠色環(huán)保、體積小等?，F代社會都在推行綠色照明，這使得LED的照明產業(yè)迅速發(fā)展壯大。換句話說，LED成為第四代光源指日可待。LED用市場的需求也日益加大。
白光LED作為新型光源，有上面所說的優(yōu)點，當然還存在不足之處。LED在其發(fā)展的過程中也存在一系列技術難題。其中一個就是散熱。要解決LED的散熱問題，LED的封裝技術變得尤為重要。
2 封裝材料
封裝技術對LED性能起著至關重要的作用。在LED封裝制作過程中，LED器件可靠性優(yōu)劣的關鍵是其封裝材料性能的好壞。正確的選擇封裝材料，可以很好地去改善LED的散熱性能，使得LED的壽命得以延長。而封裝材料主要包括芯片、熒光粉等方面。
2.1 芯片
正裝結構、倒裝結構、垂直結構是比較常見的LED芯片結構。LED芯片也可以根據功率、顏色、形狀等進行分類。
2.1.1 正裝結構
在正裝結構中，芯片直接焊接在襯底上，LED的熱量主要產生于很薄的芯片中，封裝后的器件的熱量通過襯底將熱量傳導到散熱底座，然后再傳到外界環(huán)境中。小部分的p-GaN層和“發(fā)光”層被刻蝕，從而與下面的n-GaN層形成電接觸。光從上面的p-GaN層取出。由于p-GaN層電導率有限，必須在p-GaN層表面再沉淀一層由Ni和Au組成的電流擴散的金屬層，吸收部分光，降低芯片的出光效率。
正裝結構一般用于小功率的LED，因為其散熱性能存在一定的問題。
2.1.2 倒裝結構
正裝芯片中會因電極擠占發(fā)光面積而影響發(fā)光效率的問題，所以芯片研發(fā)人員進過一系列的實驗后，設計了倒裝結構。也就是把正裝芯片倒置，使發(fā)光層發(fā)出的光從電極的另外一側發(fā)出，這樣就很好的解決了正裝的問題。
倒裝芯片除了上述的優(yōu)點外，還有其他方面的優(yōu)點。比如，沒有通過藍寶石進行散熱，可通大電流使用；芯片的尺寸可以做得更??；散熱功能的提升會使得芯片的壽命得到提升。
2.1.3 垂直結構
垂直結構的LED芯片的兩個電極分別在LED外延層的兩側，正是由于這個設計，使得正裝結構的電流擁擠現象和熱阻較高問題得以很好的解決。同時，垂直結構還可以達到很高的電流密度和均勻度，這對于LED芯片來說，非常關鍵。
正是由于垂直結構有以上的特性，使得垂直結構在LED市場上也占據著重要的地位，并應用于大功率LED領域。
2.2 熒光粉
LED熒光粉是制造白色LED的必須材料。我們需要知道的是，白色LED芯片是不存在的。我們見到的白色LED一般是藍光芯片激發(fā)黃色熒光粉發(fā)出白色光的。換句話說，藍色涂料和黃色涂料混在一起變成了白色。不同波長的LED藍光芯片需要配合不同波長的黃色熒光粉能夠最大化的發(fā)出白光。因此，LED熒光粉是制造白色LED必須品，而且市面上白色LED大多數都是藍光芯片激發(fā)黃色熒光粉的原理。
市場上有項專利設計了一種大功率白光LED，其中包括基座、載臺以及固定在載臺上的LED芯片。將載臺和LED芯片包裹的透鏡設在基座上，而制作該透鏡的材料是熒光粉和硅膠樹脂混合而成的，為了使LED不直接接觸熒光粉，也避免了熒光粉溫度升高帶來的一系列問題。
為了滿足人們對LED光品質的要求，除了所說的這些，不同顏色以及不同體系的LED用熒光粉也正在被開發(fā)，且慢慢走向市場。
3 封裝結構
隨著科學技術的發(fā)展以及人們的需求，LED芯片技術也得到快速發(fā)展，LED產品的封裝形式從之前單一的單芯片封裝，發(fā)展到了現在的多芯片封裝；而且封裝機構也變成了貼片式封裝和基板表面組裝封裝，取代了之前的引腳式封裝。
3.1 引腳式封裝
引腳式封裝是比較早期采用的技術，其采用引線架作各種封裝外型的引腳，常見的是直徑為5mm的圓柱形封裝。引腳式封裝是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結構，品種數量多，技術成熟度較高，但其封裝內結構與反射層仍要不斷改進。引腳式封裝的封裝環(huán)氧一般在紫光照射下容易老化，而老化會導致光衰問題。
3.2 貼片式封裝
表面貼片LED是一種新型的表面貼裝式半導體發(fā)光器件，具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點，正是這些優(yōu)點的存在，使其適合自動化貼裝生產，并成為比較先進的一種工藝。雖說從Lamp封裝轉SMD 封裝符合整個電子行業(yè)發(fā)展大趨勢，但是在應用中存在散熱、發(fā)光均勻性和發(fā)光效率下降等問題。
3.3 基板表面組裝
基板表面組裝（COB）封裝結構是在多芯片封裝技術的基礎上發(fā)展而來的。COB封裝與其他不同的是，它是將的芯片直接貼裝在電路板上，而芯片的鈍化與保護通過鍵合引線與電路板結合。COB主要有以下優(yōu)點：光線柔和、線路設計簡單、成本效益比較高等。
4 發(fā)展趨勢
國內外對LED封裝技術的研究從未間斷，許多優(yōu)良的封裝材料和高效的封裝工藝被陸續(xù)提出。目前LED技術正處速發(fā)展當中，并主要有以下趨勢：高功率的研究水平加快，已遠遠超過之前的水平；成本也在急劇的下降；科技的發(fā)展與創(chuàng)新的應用，使得LED進程更加快了。LED的未來將是美好的。在不久的將來，基于3D打印技術，LED的封裝技術將會得到大幅度提升。
5 結束語
半導體照明是21世紀最引人矚目的新技術領域之一，功率型LED作為一種高效節(jié)能環(huán)保的綠色固體光源，將在本世紀得到迅速發(fā)展和廣泛的應用。LED封裝技術的關鍵在于低熱阻和穩(wěn)定性好的封裝材料及新穎的結構。在這些前提之下，未來LED照明產品將將會更加智能、美觀且實用。
參考文獻
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電子商務活動中，商品輸送到消費者手中的第一個環(huán)節(jié)，就是進行商品封裝。其目的是為了防止破損、變形和污染等，同時也方便運輸和配送作業(yè)。2012年“3•15”消費者維權調查結果顯示，送貨速度慢已成為網購投訴最多且關注度最高的指標之一。在物流作業(yè)的整個鏈條中，包裝是物流環(huán)節(jié)的起點，是保證物流順利完成的基礎，包裝直接影響到物流速度。濟豐包裝包裝技術經理黃昌海稱：“物流公司的送貨速度跟不上，這與包裝的打包速度和紙箱的結構有直接關系。如果紙箱結構設計合理，物流公司就能快速完成打包作業(yè)，縮短打包時間，提高打包效率?！蹦壳鞍b所用的材料和尺寸很不規(guī)范，各種結構和規(guī)格的紙箱、編織袋等外包裝，泡沫、充氣墊、泡泡紙等種類繁多的緩沖材料，應有盡有。由于訂單的差異性比較大，包裝人員經常會遇到一些商品不適合包裝箱的難題，有時只好用小刀等工具自行改進。這不但影響打包時間，也會形成規(guī)格不一的包裝尺寸，不利于倉儲，直接影響供貨速度。在這個問題上，一方面需要包裝企業(yè)進一步發(fā)揮專業(yè)特點，整合企業(yè)包裝的尺寸標準，設計出適合企業(yè)的包裝結構，以適應復雜多變的物流包裝需求。另一方面也需要電商企業(yè)對自己的產品能進行有效的梳理，對產品與包裝進行整合，建立細致的包裝規(guī)范，從而為商品配送提供最大的便利。
2物流運輸
網購商品在完成包裝環(huán)節(jié)后，需要經過多次裝卸、運輸等物流作業(yè)才能送達消費者。在這一過程中，最大程度地保護商品，使其完好無損地到達消費者手中，是網購包裝最重要的功能。同時，為便于裝卸和運輸，輕便和標準尺寸也是對包裝的一個重要要求。但目前消費者在收到網購商品時，有時會發(fā)現快遞包裝出現不同程度的破損，嚴重時甚至會對商品產生損壞。這種情況使得消費者心情大受影響，并對該產品的商家產生非常不好的印象。針對商品的特性，應對不同特性的商品制定相應的保護措施。比如需冷藏商品在物流過程中應使用冷藏箱，但箱體體積大，冷藏輔助材料重量占比大，不利于搬運和配送。針對這類商品，需開發(fā)出新的保溫包裝技術，使得包裝箱盡量輕便、易搬運。對于容易變質的食品，可以從包裝結構進行優(yōu)化，開發(fā)物流保鮮包裝。對于易碎物品，則應提升包裝箱的防震技術，以保證易碎商品的完好無損。
3驗收環(huán)節(jié)
商品在到達消費者手中時是以被包裝的形式出現的，消費者需要檢查和驗收，才能完成整個物流環(huán)節(jié)。因此，商品包裝要有利于消費者驗收，這一點非常具有現實意義。消費者在收到商品時首先需要確認包裝的完好，因此包裝企業(yè)在包裝設計上應與電商企業(yè)互動起來，設計出包含電商企業(yè)標識和商品對應特征的鑒別點，使消費者清晰鑒別是否為二次封箱?，F在電商企業(yè)都會提醒消費者在簽收之前對商品進行檢查，這就需要消費者收到商品時需要馬上打開包裝。但是由于目前物流包裝的隨意性，使得有些包裝打開時非常費勁。而有的包裝則是打開容易包上難，對于那些檢查物品后需要馬上退貨的消費者則是一個不小的難題。因此在包裝設計中，應在保證包裝安全同時改善包裝結構，使其在拆和裝的過程中都簡單易行，特別是不會損壞商品和包裝本身，避免配送員與消費者之間可能出現的糾紛。
4廢棄包裝材料的處理
電商企業(yè)為保證商品安全，采用各種輔助方式加固包裝，容易出現過度包裝的現象。所以企業(yè)應視訂單的大小合理規(guī)劃，選擇合適的包裝箱，避免包裝材料和填充材料的浪費。同時，包裝材料應盡可能采用可降解材料，減少白色污染。更重要的是，應該在包裝回收方面有所作為。一方面，電商企業(yè)可以委托物流公司對網購包裝進行回收，并給予一定的讓利。以目前來說，另一個可行的辦法是包裝的再利用。包裝企業(yè)可從消費者的角度出發(fā)，設計出可清洗，可折疊改裝的包裝。消費者可以根據包裝的特點，通過裁剪、折疊，將包裝改造成收納盒、文件夾甚至家具等。當然，同樣重要的是政府和媒體的公益宣傳，讓環(huán)保深入人心。
5總結
包裝通過各個環(huán)節(jié)對電子商務活動產生影響，具有十分重要的作用。但就目前而言，電子商務產品的物流包裝還存在各種問題，具有很大的提升空間，主要有以下方面：
（1）物流包裝標準化勢在必行。包裝的標準化一方面可以提高包裝企業(yè)的生產效率，另一方面還可以提高封裝速度，提高倉儲運輸空間的利用率，減少物流成本。包裝標準化可以實現包裝企業(yè)、電子商務公司和物流公司的共贏。
（2）增強客戶體驗，融入時尚元素，并改善包裝結構，有利于消費者的確認和驗收。
作為嵌入式處理技術的領導廠商，TI針對嵌入式應用推出了一些列全方位產品及方案。TI在DSP領域已擁有超過30多年的領先地位，其C6000多核DSP、C5000超低功耗DSP得到廣泛應用。自去年成功收購Luminary后，TI引入Stellaris產品線，構建起完整的MCU產品陣營，加之SitaraCortex-A8及ARM9 MPU，和OMAP應用處理器，TI在ARM架構上的產品組合高低端兼顧，橫跨MCU、MPU與DSP。除此之外，TI還有低功耗MSP430系列MCU。這些產品可以覆蓋音頻、視頻、工業(yè)、安全、通信及醫(yī)療等廣泛的嵌入式系統(tǒng)應用。在本次技術日中，TI重點介紹了視頻安全監(jiān)控產品的路線圖以及TI DSP和DSP+ARM產品在國家智能電網中的應用方案。
在本次技術日上，模擬技術及產品受到了工程師的熱捧，TI專門開設了電源設計主題教室。TI可提供廣泛的模擬產品，包括各種電源產品、放大器、數據轉換器、接口等。TI在去年收購電源管理半導體設計商CICLON公司后，成功進入高電流功率MOSFET領域。前不久，TI剛推出了一款可在25A電流下實現超過90％高效率的同步MOSFET半橋CSD86350Q5D功率模塊，其占位面積僅為同類功率MOSFET器件的50％。在USB 3.0領域，TI有完整的產品系列，包括雙通道USB 3.0再驅動器／均衡器SN65LVPE502、UsB 3.0接口的雙通道ESD解決方案TPD2EUSB30，以及高精度TPS25xx系列USB電源開關，前不久剛推出了分立式USB 3.0收發(fā)器TUSB1310，與USB 2.0相比，可實現數據傳輸速度10倍的提升。
王麗英
龍芯CPU第一款國產化產品在中科院微電子所封裝成功
Scott