微電子封裝的案例
微電子封裝技術(SMT)發展現有形式
從CSP近幾年的發展趨勢來看，CSP將取代QFP成為高I/O端子IC封裝的主流。
為了最終接近IC本征傳輸速度，滿足更高密度、更高功能和高可靠性的電路組裝的要求，還必須發展裸芯片(Barechip)技術。
從1997年以來裸芯片的年增長率已達到30%之多，發展較為迅速的裸芯片應用包括計算機的相關部件，如微處理器、高速內存和硬盤驅動器等。除此之外，一些便攜式設備，如電話機和傳呼機，也可望于近期大量使用這一先進的半導體封裝技術。
最終所有的消費電子產品由于對高性能的要求和小型化的發展趨勢，也將大量使用裸芯片技術。
元器件的縮小則可以大大推進電子產品體積的縮小，以移動電話為例，90年代重220g，而現在最輕的已達57克，可以很容易地放進上衣口袋里。
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微組裝：新一代組裝技術
微組裝技術是90年代以來在半導體集成電路技術、混合集成電路技術和表面組裝技術(SMT)的基礎上發展起來的新一代電子組裝技術。
微組裝技術是在高密度多層互連基板上，采用微焊接和封裝工藝組裝各種微型化片式元器件和半導體集成電路芯片，形成高密度、高速度、高可靠的三維立體機構的高級微電子組件的技術。
多芯片組件(MCM)就是當前微組裝技術的代表產品。
它將多個集成電路芯片和其他片式元器件組裝在一塊高密度多層互連基板上，然后封裝在外殼內，是電路組件功能實現系統級的基礎。
展開 焊點失效的熱振耦合疲勞仿真分析
△圖1：微電子封裝技術發展史
備注：
DIP：雙列直插式
PGA：插針網格陣列式
QFP：方形扁平式（四邊有腳向外延）
TSOP：薄型小尺寸
BGA：球柵陣列式
CSP：芯片級
WLP：晶圓級封裝
Stacked Die：堆疊式
3、什么是焊點失效性分析？
由于互連焊點為微電子封裝提供了關鍵的機械支撐和電氣互連，同時，微電子封裝失效大部分是由焊點的失效引起的。所以，對于微電子封裝可靠性的研究主要是分析焊點的失效性。目前，這方面大多側重于由于溫度引起的熱疲勞失效，而對振動下的熱振耦合疲勞分析較少。當今電子器件廣泛使用在汽車、船舶、航空航天等更為嚴苛的環境中，往往受到溫度、濕熱、振動和沖擊等載荷作用而導致失效。所以，封裝可靠性對于電子產品的設計意義非常重大。
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</div><div contenteditable="false" width="100%">參展范圍</div><div contenteditable="false" width="100%">一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設備及先進制造技術、電子封裝測試技術設備、電子燒結相關產品與技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">二、先進封裝與系統集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統集成技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;</div><div contenteditable="false" width="100%">以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；</div><div contenteditable="false" width="100%">四、封裝設計與模擬: 各種新的封裝/組裝設計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;</div><div contenteditable="false" width="100%">五、新興領域封裝: 傳感器、執行器、微機電系統、納機電系統、微光機電系統的封裝技術;光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領域的應用等；</div><div contenteditable="false" width="100%"
展開 2024電子封裝測試展|2024上海電子封裝測試展|基板|元件
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參展范圍
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一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設備及先進制造技術、電子封裝測試技術設備、電子燒結相關產品與技術等;
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二、先進封裝與系統集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統集成技術等;
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三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;
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以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；
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四、封裝設計與模擬: 各種新的封裝/組裝設計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;
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五、新興領域封裝: 傳感器、執行器、微機電系統、納機電系統、微光機電系統的封裝技術;光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領域的應用等；
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2024電子封裝測試展|2024上海電子封裝測試展_技術_材料
</div><div contenteditable="false" width="100%">參展范圍</div><div contenteditable="false" width="100%">一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設備及先進制造技術、電子封裝測試技術設備、電子燒結相關產品與技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">二、先進封裝與系統集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統集成技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;</div><div contenteditable="false" width="100%">以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；</div><div contenteditable="false" width="100%">四、封裝設計與模擬: 各種新的封裝/組裝設計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;</div><div contenteditable="false" width="100%">五、新興領域封裝: 傳感器、執行器、微機電系統、納機電系統、微光機電系統的封裝技術;光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領域的應用等；</div><div contenteditable="false" width="100%"
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</div><div contenteditable="false" width="100%">參展范圍</div><div contenteditable="false" width="100%">一、電子金屬封裝、電子陶瓷封裝、電子塑料封裝、電子環氧樹脂材料封裝、封裝材料與工藝、電子封裝設備及先進制造技術、電子封裝測試技術設備、電子燒結相關產品與技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">二、先進封裝與系統集成: 球柵陣列封裝、芯片級封裝、倒裝芯片、晶圓級封裝、三維集成及其它各種先進的封裝和系統集成技術等;</div><div contenteditable="false" width="100%">三、封裝材料與工藝: 鍵和絲、焊球、焊膏、導電膠等互連材料;芯片下填料、粘結劑、薄膜材料、介電材料、基板材料、框架材料、導熱材料、綠色電子材料以及其他能夠高封裝性能和降低成本的新型材料;</div><div contenteditable="false" width="100%">以及各種各樣的封裝與組裝工藝等；</div><div contenteditable="false" width="100%">四、封裝設計與模擬: 各種新的封裝/組裝設計；電子封裝的電、熱、光和機械特性建模、模擬和驗證方法;多尺度和多物理量建模等;</div><div contenteditable="false" width="100%">五、新興領域封裝: 傳感器、執行器、微機電系統、納機電系統、微光機電系統的封裝技術;光電子封裝，CMOS圖像傳感器封裝;封裝及集成技術在液晶顯示，無源元件，射頻、功率和高壓器件，及納米器件等新興領域的應用等；</div><div contenteditable="false" width="100%"
展開 用于熱管理和儲能系統的微封裝相變材料（EPCM）
新型傳熱技術的開發和實施對于應對全球能源和環境挑戰以及確保電子元件的可靠運行至關重要。由于電子元件的工作溫度顯著影響其可靠性，因此，熱管理對于電子系統的設計和操作至關重要，熱管理能力不足可能會導致性能下降、關鍵組件故障。如今，由于電子設備的物理尺寸不斷縮小以及可用于熱管理的空間有限，尋找合適的電子設備冷卻技術已成為一項重大挑戰。封裝相變材料（EPCM）由于其吸收和釋放大量熱量的能力，在與冷卻和加熱相關的各個領域，特別是在熱能存儲領域中受到了極大的關注。
02
成果掠影
近期，沙迦美國大學Mohammad O. Hamdan研究團隊通過將相變材料封裝在保護殼中，EPCM可以克服相變過程中的泄漏問題，并可以提高PCM的熱穩定性、可靠性和性能。此外，EPCM還可以定制以滿足特定的應用要求，例如不同的熔點和導熱率。該篇綜述全面概述了 EPCM，包括用于封裝的殼材料、封裝方法、EPCM 特性和熱性能、商用 EPCM，以及最新的研究、應用、實驗分析以及各種用于分析EPCM行為的數值模型，為后續儲能和熱管理系統的開發提供了重要指導。相關研究成果以“A review on micro-encapsulated phase change materials (EPCM) used for thermal management and energy storage systems: Fundamentals, materials synthesis and applications”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 用戶作品賞析 | PoP封裝微系統高速并行和串行信號通道設計
作品賞析（4）| PoP封裝微系統高速并行和串行信號通道設計
內容簡介
隨著電子系統走向小型化、高功能密度集成，以PoP為代表的三維立體封裝在微系統中應用越來越廣。互連通道從平面傳輸線走向垂直結構，平面和垂直的過渡、阻抗不連續、多節點網絡的拓撲結構和高密度布線，在此立體小尺度結構下，反射、串擾、衰減嚴重制約了高速并行和串行信號的傳輸性能。本論文，開展了芯片/封裝/系統協同、場路協同的仿真方法研究，通過對PoP封裝中立體互連通道的參數化建模和多參數綜合影響分析、拓撲結構和端接匹配優化、芯片特性與通道協同優化，提出了PoP微系統中信號通道的設計方法，保障了高速信號的完整性。
關于作者
王艷玲 | 西安微電子技術研究所研究員
獲獎作品一覽
展開 帶屏電子煙顯示解決方案/永嘉微電VINKA電子煙顯示解決方案/電子煙LED屏顯方案
什么是電子煙，公開資料顯示，電子煙主要由煙油、加熱系統、電源和過濾嘴四部分組成，通過加熱霧化產生具有特定氣味的氣溶膠供煙民使用。從廣義來說，電子煙是指電子尼古丁遞送系統，包括電子煙、水煙筒、水煙筆等多種形式。從狹義來說，電子煙單指外形與卷煙相似的便攜式電子煙。L26+327
隨著消費市場的不斷演變，用戶開始追求更加智能的電子煙產品，因此現在的電子煙產品通常帶有電池電量顯示功能、觸摸功能等。
電子煙PCBA通常包括以下幾個主要組成部分:
控制芯片:負責控制電子煙的工作模式、功率輸出等功能。
電源管理:負責電子煙電源供應和管理，包括電池充放電保護、電壓穩定等功能。
傳感器:用于檢測用戶的吸氣動作，觸發電子煙的工作。
LCD/LED顯示屏:用于顯示電子煙的工作狀態、電量等信息。
總成充電接口:用于連接充電器，給電子煙充電。
除了以上主要組成部分，電子煙PCBA還可能包括其他輔助元件，如LED指示燈、溫度傳感器等，以及與其他外部組件(如噴嘴、霧化器等)的連接接口。
產品選型推薦：
對于顯示功能方面，主要用LCD驅動及LED驅動來實現顯示。實時的設備信息顯示可以滿足客戶對產品的需求，如剩余電量顯示、剩余油量顯示及各種定制化LOGO的顯示等等。
推薦LCD液晶顯示驅動如下：
推薦LED數碼管顯示驅動如下：
推薦型號如下：
展開 干貨 | 這些電子封裝材料，你了解么？
封裝測試是位于芯片生產的后段工序，起著將芯片與外電路連接的重要作用，同時為芯片的正常工作提供支撐、散熱和保護。電子封裝材料一般要具備與芯片相匹配的熱膨脹系數，同時具有很好的散熱性能。狹義的電子封裝材料指包裹芯片和引線框架的封裝外殼，也就是通常所說的塑料封裝、陶瓷封裝、金屬封裝。而廣義的電子封裝材料指除芯片以外，封裝體中剩下的所有部分，包括封裝外殼、基板、鍵合線、粘結材料、引線框架、封裝體底部焊點、散熱片。
圖1 芯片封裝體示意圖
今天筆者來對各種封裝材料進行詳細的介紹：
1.封裝外殼
封裝外殼主要對芯片和引線框架起到密封和保護的作用，通常需要具有與芯片相匹配的熱膨脹系數，散熱性較好且與內部器件的黏結性較好。常見的封裝外殼材料有塑料、金屬、陶瓷。塑料封裝外殼主要以環氧樹脂為主，但由于環氧樹脂熱膨脹系數較高且導熱性較差，常采用二氧化硅作為填充料，以降低其熱膨脹系數并改善熱導率。目前而言，塑料封裝依然是主要的封裝形式，但在導熱和可靠性要求較高的場合，會采用陶瓷封裝，在一些特殊領域也會采用金屬封裝。比如一些軍用模塊會使用陶瓷封裝，紅外探測器芯片會采用金屬封裝。
2.基板
基板主要對芯片起到固定、支撐、散熱以及連接下層電路板的作用，在很多封裝形式當中可能不涉及基板，而是芯片直接貼裝在引線框架上。
展開 下午直播 | 關鍵性Icepak電子封裝散熱技術
Ansys Icepak軟件基于CFD理論可對各類電子產品進行熱仿真。數十年來普遍應用于各行業中，如航天航空、電子電力、醫療器械、汽車電子、手機終端、攜帶式計算器、變頻器、交流器、LED、IC芯片封裝等各類電子產品中。隨著Ansys全力投入開發軟件，今日Ansys Icepak已大幅強化各方面功能，并開發兼容于電子桌面軟件如HFSS/Q3D/Mechanical等直接耦合平臺，縮短用戶花費在探索軟件的時間。
電子封裝中的回流焊仿真分析
封裝結構中不同材料之間存在熱膨脹系數差異，電子封裝在回流焊溫變過程中會產生翹曲變形。結構的翹曲會影響封裝結構的共面度，引發芯片斷裂、界面分層和焊點裝聯缺陷等質量和可靠性問題。因而，掌握回流焊仿真分析技術，對提高產品封裝質量、優化電子封裝中回流焊的溫度設置具有相當重要的意義。
回流焊仿真技術路線
回流焊是一個熱加載過程，在進行回流焊仿真分析時，目前主要有以下幾種仿真技術路線：
基于CFD軟件的瞬態溫度場分析
采用此種方式，可以精確的考慮回流爐內的結構，考慮熱風及熱空氣在回流爐內的流動狀況，計算出來的溫度場比較準確。但是由于需要對流場域精確建模，并且還要計算長時間的瞬態和考慮結構的運動過程，計算量通常比較大。而且，采用CFD軟件，只能計算得到溫度場數據，無法直接得到PCB板的翹曲變形和焊點的失效。
基于結構分析軟件的溫度場+結構場耦合分析
此種方式直接利用了結構分析軟件中的熱分析功能和結構分析功能，可以同時計算出溫度場分布和應力應變場分布，這也是目前比較常用的方法。采用此種方法進行回流焊仿真分析時，主要問題在于溫度場的分析精度不高，從而會影響到結構應力和PCB板翹曲的計算。因為采用結構分析軟件進行溫度場模擬時，難以精確考慮空氣散熱的影響，通常只是施加了由經驗獲得的對流換熱系數。
展開 基于PERA SIM 的電子封裝翹曲仿真分析
摘要：本文基于國產自主仿真軟件PERA SIM Mechanical建立了某疊層封裝翹曲的仿真過程，從導入幾何模型開始，到劃分網格、賦予材料參數、施加邊界條件和加載載荷，以及設置分析參數、進行分析得到仿真分析結果，實現了芯片翹曲全過程三維仿真。分析得到翹曲位移結果和應力結果，對預測和分析電子封裝潛在可靠性問題，優化芯片的結構和布局并提高芯片的整體性能提供依據。
關鍵詞：芯片翹曲；電子封裝；仿真
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1.引言
電子產品中需要使用大量封裝器件,封裝中使用了各種不同的材料，如芯片、基板、塑封等，這些材料具有不同的熱膨脹系數（CTE，Coefficient of Thermal Expansion）。當整個封裝經歷溫度變化時，例如從封裝過程時的高溫降到室溫，由于各種材料的熱膨脹系數不同，伸縮不一致，進而導致封裝產生翹曲。隨著電子產品集成度及電性能要求的進一步提高，封裝技術向超薄化發展，當封裝變薄后，剛性顯著降低，更容易變形，使得翹曲顯著加大。
封裝翹曲問題可能會導致電子產品性能下降、信號完整性問題或產生不良的互連。一方面，通過在設計階段進行仿真，工程師只需要在計算機對不同封裝模型進行建模模擬，不僅可以節省實驗原料成本，還可以快速識別關鍵問題所在；另一方面，工程師可以結合DOE分析，通過考慮多組參數對翹曲的實際影響，優化芯片的結構和布局，獲取最佳設計。
展開 電子封裝用陶瓷基板材料及其制備工藝
由于技術成熟，工藝簡單，成本較低，TFC在對圖形精度要求不高的電子封裝中得到一定應用。
直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）
由陶瓷基片與銅箔在高溫下（1065℃）共晶燒結而成，最后根據布線要求，以刻蝕方式形成線路。由于銅箔具有良好的導電、導熱能力，而氧化鋁能有效控制 Cu-Al2O3-Cu復合體的膨脹，使DBC基板具有近似氧化鋁的熱膨脹系數。
DBC基板制備工藝流程
DBC具有導熱性好、絕緣性強、可靠性高等優點，已廣泛應用于IGBT、LD和CPV 封裝。DBC缺點在于，其利用了高溫下Cu與Al2O3間的共晶反應，對設備和工藝控制要求較高，基板成本較高；由于Al2O3與Cu層間容易產生微氣孔，降低了產品抗熱沖擊性；由于銅箔在高溫下容易翹曲變形，因此DBC表面銅箔厚度一般大于100m；同時由于采用化學腐蝕工藝，DBC基板圖形的最小線寬一般大于100m。
直接鍍銅陶瓷基板（DPC）
其制作首先將陶瓷基片進行前處理清洗，利用真空濺射方式在基片表面沉積Ti/Cu層作為種子層，接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學鍍方式增加線路厚度，待光刻膠去除后完成基板制作。
DPC基板制備工藝流程
DPC技術具有如下優點：低溫工藝（300℃以下），完全避免了高溫對材料或線路結構的不利影響，也降低了制造工藝成本；采用薄膜與光刻顯影技術，使基板上的金屬線路更加精細，因此DPC基板非常適合對準精度要求較高的電子器件封裝。但DPC基板也存在一些不足：電鍍沉積銅層厚度有，且電鍍廢液污染大；金屬層與陶瓷間的結合強度較低，產品應用時可靠性較低。
聲 明：文章內容來源先進陶瓷材料，僅作分享，不代表本號立場，如有侵權，請聯系小編刪除，謝謝
展開 自主CAE | 基于PERA SIM的電子封裝熱分析
1.摘要：本文基于PERA SIM Fluid仿真軟件分析電子封裝流動換熱問題，涵蓋了從幾何導入、網格劃分、求解設置到結果后處理的完整仿真流程。計算采用布辛尼斯克（Boussinesq）假設得到自然對流條件下封裝體溫度場及流場分布，通過設置接觸熱阻考慮導熱膠的影響。根據封裝材料屬性、輸入功率、空氣對流換熱系數等邊界條件，從幾何導入及修復開始，到網格劃分、邊界條件設置，到最后結果后處理，最終得到分析結果，實現了電子封裝完整熱分析過程。分析得到的封裝表面溫度和對流換熱效率對封裝設計具有一定的指導意義。
關鍵詞：電子封裝；自然對流；流熱耦合；熱設計
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2.引言
芯片封裝作為設計和制造電子產品開發過程中的關鍵技術之一，是半導體行業關注和重視的重點。封裝的作用主要有保護電路免受外界環境的影響、避免噪聲信號的污染，屏蔽外場的串擾，支撐封裝體內機械機構、電氣互連，緩解封裝體內部的機械應力，提供從封裝體內功率器件到外界環境的熱傳遞路徑，使芯片間的引線從封裝體牢固地引出而非直接裝配在基片上等功能。
半導體技術按摩爾定理的發展，集成電路的密度將越來越高，且尺寸越來越小。所有芯片工作時都會發熱，熱量的累積必導致結點溫度的升高，隨著結點溫度提高，半導體元器件性能將會下降，甚至造成損害。為了保證元器件的結溫低于最大允許溫度，經由封裝進行的從 IC 自身到周圍環境的有效散熱就至關重要。
本文基于PERA SIM Fluid仿真軟件實現了電子封裝熱分析的完整流程，從導入幾何模型開始，到劃分多面體混合網格、設置材料參數和邊界條件，隨后采用多核并行計算并得到最終溫度場結果。分析得到的封裝表面溫度和對流換熱效率對封裝設計具有一定的指導意義。
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