電子工藝的案例
工藝 | 電子特氣的種類及特氣工藝系統
電子特種氣體是特種氣體的一個重要分支，是集成電路（IC）、顯示面板（LCD、OLED）、光伏能源、光纖光纜等電子工業生產中不可或缺的關鍵性原材料，廣泛應用于薄膜、光刻、刻蝕、摻雜、氣相沉積、擴散等工藝，其質量對電子元器件的性能有重要影響。氣體的產品種類豐富，電子元器件在其生產過程中對氣體產品存在多樣化需求。
就集成電路制造過程中需要的高純特種氣體和混合氣體的種類超過50種，且每一種工藝步驟中都會用到特定的氣體。此外，在顯示面板、LED、太陽能電池片等器件的制造中的不同工藝環節均會用到多種特種氣體。
電子特氣在其生產過程中涉及合成、純化、混合氣配制、充裝、分析檢測、氣瓶處理等多項工藝技術，下游客戶對產品質量要求較高。尤其是極大規模集成電路、新型顯示面板等精密化程度非常高的應用領域，對特種氣體的純化、雜質檢測、儲運技術都有著嚴格的要求。
高純氣體純度：特種氣體要求超純、超凈。純度每提升一個 N 以及粒子、金屬雜質含量濃度每降低一個數量級都將帶來工藝復雜度和難度的顯著提升。例如，12吋、90nm制程的集成電路制造技術要求電子特氣的純度要在 5N~6N 以上，有害的氣體雜質濃度需要控制在 ppb（10-9）；在更為先進的28nm 及目前國際一線的 6nm~10nm 集成電路制程工藝中，電子特氣的純度要求更高，雜質濃度要求甚至達到 ppt（10-12）級別。
展開 電子陶瓷外殼生產工藝流程
電子陶瓷外殼主要產品包括通信器件用電子陶瓷外殼、工業激光器用電子陶瓷外殼、消費電子陶瓷外殼及基板、汽車電子件等。
1、通信器件用電子陶瓷外殼
通信器件用電子陶瓷外殼產品主要包括光通信器件外殼、無線功率器件外殼、紅外探測器外殼， 各產品的特點及應用領域如下：
通信器件用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、支架、焊料（部分）、光纖管、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料，光窗、焊料（部分）在鍍金后焊光窗環節投料。
2、工業激光器用電子陶瓷外殼
該產品主要是大功率激光器外殼，其產品的特點及應用領域如下：
工業激光器用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、焊料、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
3、消費電子陶瓷外殼及基板
該系列產品主要包括聲表晶振類外殼、3D 光傳感器模塊外殼、5G 通信終端模塊外殼、氮化鋁陶瓷基板，各產品的特點及應用領域如下：
消費電子陶瓷外殼及基板生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，封口環、引線、焊料等管殼零件在釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
展開 設計仿真 | Simufact Additive仿真預測電子產品打印缺陷，優化增材制造工藝
引言
隨著增材制造技術的不斷成熟，增材制造工藝在電子行業的滲透率不斷增加，其在電子行業的應用主要體現在消費電子、柔性電子、先進封裝等領域，通過高精度增材制造技術實現個性化、復雜結構的零部件的快速制造。
電子產品中的金屬結構件在3D打印過程中會遇到打印變形超差、開裂等問題，尤其在首次打印結構件時，沒有過往經驗可借鑒，只能通過不斷試錯來尋找解決方案。
對于前期工藝開發，借助增材仿真專業軟件，可減少試錯次數，有效縮短研發周期。Simufact Additive增材制造仿真軟件，憑借其簡潔易用、多種算法、求解精確、功能完善、自動優化補償、結合掃描數據高級補償功能等優勢贏得了眾多用戶的好評。
增材制造工藝仿真方案
Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結劑噴射成型工藝仿真、機加仿真分析，算法上涵蓋了固有應變、熱學分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實現增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。通過Simufact Additive對增材制造過程仿真分析主要打印變形、開裂、卡刮刀預測、收縮線、應力、應變、相變、匙孔、表面粗糙度等，并且軟件具有變形補償自動優化，能夠將優化后的結構導出STEP等格式，最終幫助用戶實現一次打印成功。
表殼增材應用案例
通過Simufact Additive增材仿真軟件對表殼增材工藝研究，軟件可以幫助研究不同的擺放角度對打印變形的影響、不同的支撐方式的影響、變形補償自動優化、打印后消除殘余應力熱處理等影響。該案例主要工藝過程為打印——線割——支撐移除。
展開 新制造工藝：有望實現高速低功耗光電子芯片！
他們采用標準的CMOS制造技術，在制造工藝中引入少量變化，從而在塊狀硅中創造出光子器件區域。這些光子器件在晶體管處理期間集成。這包括，在塊狀硅中添加一個由絕緣體材料二氧化硅形成的“孤島”，并在其頂部沉積多晶硅薄膜，從而形成了絕緣襯底上的硅。光子器件會從這個絕緣襯底上的硅區域制造出來，而晶體管則會在CMOS芯片上標準的塊狀硅區域形成。
（圖片來源：Nature）
價值
這一新型平臺將光子器件帶入最先進的塊狀硅微電子芯片中，帶來更快更節能的通信，并將為光電子系統芯片的量產鋪平道路，極大地改善計算設備與移動設備。
除傳統數據通信之外，其應用還包括圖像和數據識別任務中的深度學習神經網絡的訓練，無人駕駛汽車中采用的低成本紅外激光雷達傳感器、智能手機人臉識別技術以及增強現實技術。
此外，光學使能的芯片將帶來新型的數據安全和硬件鑒權、應用于第五代（5G）無線通信網絡的更加強大的芯片、量子信息處理器件和量子計算器件。
關鍵字
半導體、芯片、電子、光子、工藝
展開 
三星電子、SK海力士已向ASML下單可用于2nm工藝的High NA EUV曝光設備
CINNO Research產業資訊，韓國半導體廠商三星電子和SK海力士已向荷蘭阿斯麥公司（ASML）訂購了新一代半導體設備“High NA”極紫外線(EUV)曝光設備。繼臺積電（TSMC）和英特爾（Intel）之后，韓國半導體制造商也即將導入可以實現2nm工藝生產的設備，預計最尖端的半導體工藝領域的競爭將越來越激烈。
根據韓媒ETNews報道，ASML在19日的業績公告中表示：“對于EUV High NA業務，隨著獲取新的Twin Scan EXE:5200設備訂單，目前所有的EUV客戶都已下單了High NA的設備產品。”High NA EUV設備是將表示光的集光能力的鏡頭開口數(NA)從0.33提高到0.55的設備。與現有EUV設備相比，High NA EUV設備可以繪制出更細微的半導體電路。因此業內普遍認為，要實現2nm工藝，High NA設備是必須的。
英特爾和臺積電已經正式表明導入High NA EUV設備。英特爾去年以重新進入Foundry市場為契機，發布綜合半導體企業(IDM 2.0)戰略時曾稱，公司最先采購了High NA EUV設備。這是為了先發制人地導入新一代設備，追趕臺積電和三星電子的系統半導體生產能力。此后，臺積電也宣布已簽訂High NA EUV設備采購合同，但三星電子和SK海力士方面對于設備采購合同的簽訂卻閉口不言。此次ASML的發布，實際上正式公開了韓國半導體廠商導入了High NA設備。但是三星電子和SK海力士方面表示，導入High NA EUV設備是“無法公開聲明的問題”。ASML現有的EUV設備客戶主要包括三星電子和SK海力士、英特爾、臺積電和Micro等。
展開 技術 | 熱處理工藝對TC18電子束焊焊接接頭力學性能的影響
摘要:
采用普通退火、去應力退火、雙重退火3種焊后熱處理工藝對TC18鈦合金電子束焊接接頭進行焊后熱處理，分別檢測母材、接頭的拉伸、沖擊等力學性能。試驗結果表明，采用雙重熱處理工藝的TC18母材與電子束焊接接頭，具有較好的抗拉強度、屈服強度、沖擊韌度。
一、前言
TC18是高合金化的α＋β相鈦合金，退火狀態下的組織中具有數量大致相等的α相和β相，是退火狀態下強度最高的鈦合金之一。特別適用于制造飛機機身框、梁、起落架結構，是飛機特殊承力部件的優選結構材料。
通常這些特殊承力部件采用較為先進的電子束焊接技術進行連接，但是電子束焊接同樣是一個復雜的熱物理化學冶金過程，會造成焊接接頭部位材料組織和力學組織性能的不均勻性。
為充分發揮TC18鈦合金電子束焊接結構件的潛在優越性，需要對電子束焊接接頭進行焊后處理。已有的研究表明，焊后熱處理會對焊接接頭的力學性能產生顯著影響。
本文將分別采用3種焊后熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭進行處理，檢測其拉伸力學性能、沖擊韌度、疲勞壽命，對比分析不同熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭力學性能的影響，這對大規模生產選擇能夠提高TC18電子束焊接接頭力學性能的焊后熱處理工藝提供借鑒參考。
二、試驗材料及試驗方法
2.1 試驗材料
TC18鈦合金是一種新型材料，其成分為Ti－5Al－5Mo－5V－1Cr－1Fe，本試驗中TC18鈦合金供貨狀態為雙重退火處理。從模鍛件上線切割切取200mm×200mm×20mm的焊接試板，進行表面加工，使焊接部位的粗糙度Ra=3．2μm。
展開 電子制造新突破！Inspire PolyFoam 三大核心工藝新功能，為產品可靠性保駕護航
在電子制造領域，灌封、點膠、底部填充等工藝是保障電子元件性能與壽命的關鍵環節。然而，傳統工藝常面臨材料用量難把控、空氣滯留影響質量、溫度適應性差等難題。如今，Altair Inspire? PolyFoam 帶來了一系列新功能，全方位破解行業痛點，為電子制造注入新活力。
灌封工藝新升級，防護更全面、仿真更精準
灌封工藝作為電子元件的“防護盾”，能將電子元件封裝在可固化的保護性液體中，實現防水、防塵、防撞擊，還能抵御高溫和化學物質，提供良好的電氣絕緣。Inspire PolyFoam 在灌封工藝上的新功能，助力用戶實現更好的防護效果。
除了內置的材料數據庫以外，用戶還可以利用自帶的材料標定工具，增加特定的材料參數。內置材料庫中除了常規的灌封膠，還新增了有機硅樹脂灌封材料。這種有機硅樹脂能更有效地保護電子元件免受環境暴露、熱應力和機械沖擊，灌封工藝常用于 EV 電池、LED 驅動器、工業傳感器等對防護要求高的產品。
在工藝操作上，Inspire PolyFoam 支持定點和移動注射兩種方式，滿足不同生產場景需求。更值得一提的是，它能精準預測 PCB（印刷電路板）底部的空氣滯留問題以及熔接線的產生。空氣滯留和熔接線是影響灌封質量的重要因素，可能導致電子元件散熱不良、電氣性能下降。通過仿真工具提前預測，工作人員可及時調整工藝參數，避免這些問題出現，大幅提升產品合格率。
展開 機械制造工藝學電子書
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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。
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展開 電子灌封（灌膠）工藝技術
其操作方法有三種：
第一種：單組份電子灌封膠，直接使用，可以用搶打也可以直接灌注；
第二種：雙組份縮合型電子灌封膠，固化劑2%-3%或其他比例，攪拌-抽真空脫泡-灌注；
第三種：加成型電子灌封膠，固化劑1:1、10:1；
工藝流程如下：
（1）手工真空灌封工藝
（2）機械真空灌封工藝
1）計量：準確稱量A組分和B組分(固化劑)。
2）混合：混合各組份；
3）脫泡：自然脫泡和真空脫泡；
4）灌注：應在操作時間內將膠料灌注完畢否則影響流平；
5）固化：加溫或室溫固化，灌封好的產品置于室溫下固化，初固后可進入下道工序, 完全固化需8～24小時。夏季溫度高，固化會快一些；冬季溫度低，固化會慢一些。
（3）注意事項：
a、被灌封產品的表面在灌封前必須加以清潔!
b、注意在稱量前，將 A 、B 組份分別充分攪拌均勻，使沉入底部的顏料(或填料)分散到膠液中。
c、底涂不可與膠料直接混合，應先使用底涂，待底涂干后，再用本膠料灌封。
d、膠料的固化速度與溫度有一定的關系，溫度低固化會慢一些。
相比之下，機械真空灌封，設備投資大，維護費用高，但在產品的一致性、可靠性等方面明顯優于手工真空灌封工藝。無論何種灌封方式，都應嚴格遵守設定的工藝條件，否則很難得到滿意的產品。
展開 綜述：電子3D打印的技術、工藝、材料和未來趨勢
導讀：近年來，由于電子3D打印技術具有傳統制造方法無法實現的獨特功能，因此引起了業界和研究人員的濃厚興趣。這一最新技術具有極大的優勢，未來的研究趨勢是朝著3D嵌入式電子設備、3D共形電子學、柔性3D打印電子學和可伸縮3D打印電子學的應用發展。深入了解用于制造3D打印電子設備的先進功能材料和技術的目前發展很有必要。
南極熊獲悉，來自新加坡科技大學的研究者整理了關于3D打印電子器件的發展和應用，已經將研究內容發表在了《Progress in Materials Science 》期刊中，在文章中研究人員對最新的3D電子打印技術和用于制造3D打印電子器件的創新實用技術進行了深入的概述，并討論了用于制造3D打印電子器件的先進功能材料的最新進展和未來的應用趨勢。
3D電子打印技術
△3D電子打印技術的分類
3D電子打印技術的定義是“將功能油墨直接精確沉積到基板上”的打印技術。其中，擠出打印、噴墨打印、噴霧打印和電動流體動力(EHD)噴墨打印是電路3D打印研究領域中使用最廣泛的3D打印技術，這些技術都能夠用于將功能油墨直接沉積到基材上。根據ISO/ASTM2021：52900的分類可知，擠壓式打印可被歸類為材料擠出，而噴墨打印、噴霧打印和電液噴射打印可被歸類為材料噴射。
1.擠出式打印
△擠出式打印示意圖
基于擠出的打印技術原理簡單且經濟實惠，其中功能材料的連續流動通過噴嘴擠出實現。與其他打印技術相比，這種技術可使用的材料粘度范圍更大，并且堵塞問題更少。然而，這種方法速度慢得多，打印分辨率也較差。根據所使用的擠出機類型，可以將基于擠出的印刷進一步細分為基于長絲的擠出、基于氣動的擠出、基于柱塞的擠出和基于螺桿的擠出。氣動擠出、柱塞擠出和螺桿擠出打印技術也統稱為直接墨水書寫(DIW)。
2.
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技術干貨丨電子制造新突破！Inspire PolyFoam 三大核心工藝新功能，為產品可靠性保駕護航
wx_fmt=gif&from=appmsg"></p><p><strong>傳統底部填充和無流動底部填充的對比（橫截面）</strong></p><p><br></p><p>實際生產表明在芯片生產工藝過程中，未使用底部填充時，焊點容易出現裂紋；而應用底部填充后，焊點能保持良好狀態。InspirePolyFoam的這一功能充分滿足了用戶對底部填充工藝進行仿真的需求，幫助用戶更好地提升芯片生產的質量和可靠性。</p><p><br></p><p>InspirePolyFoam 在灌封、點膠、底部填充三大核心工藝上的新功能，從材料選擇、工藝模擬到質量控制，全方位滿足了電子制造行業的高品質需求。無論是提升產品可靠性，還是優化生產效率，InspirePolyFoam 都展現出了強大的功能。相信在未來，它將成為電子制造企業提升競爭力的重要助力，推動電子制造行業朝著更高效、更可靠的方向發展。
展開 光子焊接：提高撓性混合電子產品可制造性的新工藝
雖然可以只使用一個脈沖進行焊接，但更好的工藝是使用脈沖序列（具有不同的脈沖持續時間和功率），以避免過度加熱基板。
圖2：具有廣譜白光的正常回流焊接與PulseForge焊接的區別（來源：NovaCentrix）
加熱溫度曲線利用高強度的廣譜光閃光，光子焊接工藝建立在非平衡過程中加熱多層疊層的工藝基礎上。
該工藝是通過將基于金屬顆粒的油墨燒結到導電走線中來提高撓性混合電子產品（flexible hybrid electronics，簡稱FHE）可制造性的組成部分。
光子焊接工具依賴于氙氣填充閃光燈的極高平均功率輸出。因此，閃光燈必須是水冷的，以防止在高負荷使用下加熱失控和對系統造成損壞。此外，閃光燈系統需要數字控制器，以便在各種熱條件下調整不同尺寸元件的焊接。
SAC-305（銦8.9HF，4類）焊膏是手動模板印刷在銅接觸焊盤上。所涂布焊膏的厚度約為75μm。使用Rohm Semiconductors公司0603封裝的耐硫片式電阻（部件號SFR03）作為主要元件（圖3）。
圖3：工藝開發：功率密度與時間（來源：NovaCentrix）
吸收部分光譜的區域比其他區域能更有效地將光能轉換為熱能，導致局部溫度升高。通過改變脈沖的時間（脈沖長度和后續脈沖之間的延遲），可以控制正在處理材料的溫度曲線。達到的溫度可以高于器件堆疊組成部分的額定溫度而不會導致損壞，部分原因是加熱時間較短，并且在光照停止后很快恢復到環境條件。
焊接過程（圖3）顯示了光功率密度和閃光持續時間之間的理想平衡。在1~4秒內完成焊接，具體取決于功率密度。從P1到P9的功率設置將導致回流時間為4.5~8秒，在P9的時間最短，為0.5秒。
展開 基于Hypermesh的Flip-Chip封裝工藝對電子器件的可靠性研究
圖4 清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖5 未清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖6 清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
圖7 為清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
五、結論
本文對在Flip-Chip封裝工藝中，對真空回流焊后Solder清洗干凈條件下與未清洗干凈條件下的器件建立了兩種有限元分析模型，載荷為電子可靠性試驗中的溫度循環載荷。有限元分析結果表明，相對于清洗干凈條件下，未清洗干凈中Solder的最大塑性應變較大，同時壽命大大降低，電子器件的可靠性也大大降低。因此，Flip-Chip回流焊后的清洗工藝對器件的可靠性有很大的影響。在Flip-Chip封裝工藝中，需要完善清洗工藝，確保Solder表面處無雜質，使underlfill充滿Solder的周圍。
展開 基于Hypermesh的Flip-Chip封裝工藝對電子器件的可靠性研究
圖4 清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖5 未清洗干凈條件下模型的位移場示意圖
圖6 清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
圖7 為清洗干凈條件下Soleder的等效塑性應變
五、結論
本文對在Flip-Chip封裝工藝中，對真空回流焊后Solder清洗干凈條件下與未清洗干凈條件下的器件建立了兩種有限元分析模型，載荷為電子可靠性試驗中的溫度循環載荷。有限元分析結果表明，相對于清洗干凈條件下，未清洗干凈中Solder的最大塑性應變較大，同時壽命大大降低，電子器件的可靠性也大大降低。因此，Flip-Chip回流焊后的清洗工藝對器件的可靠性有很大的影響。在Flip-Chip封裝工藝中，需要完善清洗工藝，確保Solder表面處無雜質，使underlfill充滿Solder的周圍。
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