半導體封裝技術及裝備研究

趙熙

摘要：半導體封裝技術的發展是人類社會進步的重要標志，它是一種新的實用技術，在工業領域中具有廣泛的應用前景。本文主要介紹了幾種不同類型的半導體封裝的制備方法，以及對其的優缺點的研究與探討。

關鍵詞：半導體;封裝技術;裝備研究

引言

目前，我國的半導體封裝產業處于高速成長期，但是在其生產工藝和產品質量上仍然存在許多問題，所以需要對半導體封裝的基本理論進行深入的研究與分析，并結合實際的工作環境，設計出一個高精度的、高效率的集成電路板。為今后的科研工作者提供一定的參考價值。

一、半導體封裝概述

在半導體封裝的過程中，需要對其進行封裝，這樣可以方便對其的操作和控制。在這個時候，就必須要把它的內部結構和外部的電路結合起來，從而使它的性能得到提升。半導體封裝的核心技術就是一種新型的無源器件，具有很好的耐高溫性，并且能夠很好的抵抗外界的干擾和溫度的變化;而且還能與其它的材料相配合，使其體積更小，重量更輕。目前，我國對于半導體的研究已經有了很大的進步與發展，但是由于國內的制造工藝較落后以及生產設備的不足等原因，使得現在的RFID的應用范圍比較小。

二、半導體封裝工藝現狀及問題分析

目前，我國已經能夠生產出了具有高功率、高效率的半導體封裝設備，其主要的特點是體積小、重量輕。但是由于其制造工藝復雜，成本較高，所以在實際應用中還存在著許多問題。例如：（1）在封裝過程中，需要對器件進行保護，避免器件受到損壞，從而影響產品的質量;（2）半導體封裝的材料大多為金屬，因此容易產生腐蝕現象，并且會導致電路的損耗增大;（3）半導體封裝的元器化的使用壽命較短，而且對環境要求很嚴格，這也是造成其在實際運用中的弊端。這些缺陷的出現都是因為沒有達到環保標準，而這也正是人們所關注的重點。為了解決這一弊端，可以從以下幾個方面入手：第一，提高能源利用率，降低污染，實現綠色化。第二，加強對環境保護的管理力度，減少不必要的浪費和破壞。第三，加大科研投入，促進產業結構的調整與優化。第四，注重人才的培養和引進。第五，完善相關法律法規，保障企業的合法權益。

三、半導體封裝的特點

（1）半導體封裝的工藝簡單易行，生產成本低。由于采用的封裝器件都是由計算機控制，所以在制造過程中不會有任何的人為干涉，而且可以實現自動化操作，從而大大的提高了工作效率。（2）半導體封裝具有很強的可塑性，在使用時，只需要將其燒結就能得到所需的電子元，這就使得其制作難度降低，并且還能節約大量能源。（3）半導體封裝是一種新型材料，它不僅僅是由一個金屬片構成，而是多個原子組成，這樣就會使其更加美觀。同時也能夠減少對環境造成污染，使人們生活變得舒適。（4）半導體封裝與 傳統的機械加工相比，有著很大不同，它不像之前那么繁瑣，只需將各個元件焊接在一起，便可直接進行組裝。而這種技術則不存在這些問題，因為它省去了復雜的人工勞作，省去了繁瑣的手工勞動，節省資源。

四、半導體器件封裝設計

本課題的主要任務是利用現有的技術條件，對半導體封裝進行系統的設計和研究。首先要對半導體器件的封裝工藝和材料的選擇有一個全面的了解;其次要對所選的器件有一定的認識并能熟練使用，在操作過程中能夠靈活的運用;最后就是在PCB板上焊接一些特殊的電路板，比如說LED燈、液晶顯示屏等，這樣可以方便后期的維護和更換。

（一）結溫

結溫是指將溫度控制在一定的范圍內，使其達到一個較高的值時，而其內部的熱效應會被冷卻到室溫，并產生的現象為熱輻射。半導體封裝的結溫主要由以下幾個部分組成：

（1）熱傳導：當封裝的器件處于高溫的條件下，由于外界的加熱和氣體的膨脹等因素的影響使得材料的分子發生移動，從而使其表面的溫度升高，這種情況下的電流就會在封裝的過程中出現，這就是所謂的“發熱”。（2）電導率：通過改變半導體的電阻率，就可以得到了電導率。它與半導體的厚度有關，也與外阻的大小相關，因此把它叫做“阻值”。（3）絕緣性：絕緣性的工作狀態是指外電場的作用下，電子從一種導體的表面上向另一個金屬的表面上擴散，這個時候的載流子的濃度比較大，所以載流子的損耗也較大，這也是導致了載流子的損耗增大的原因之一。

（二）半導體封裝的關鍵性指標

對于半導體封裝來說，最重要的就是器件的質量和穩定性，這也是衡量其性能的一個主要標準。在實際的應用過程中，由于各種因素的影響導致的結果是不同的;所以，需要對其進行嚴格的控制和管理，以確保產品的品質和精度。在半導體封裝的工藝設計中，要考慮到以下幾個方面的問題：

（1）選擇合適的材料;（2）對原材料的選取、加工以及包裝等環節的操作都有一定的要求;（3）對所選的材料必須具有良好的耐腐蝕性，并能承受高溫。在生產的每個步驟中，都會產生大量的熱量消耗，因此為了降低這部分的損耗就要減少這些部分的損失就需要采用一些措施來提高它們的溫度值。例如：可以使用熱熔焊法來焊接，這樣既能保證了元件的壽命，又能避免了因熱應力而造成的損壞現象。此外還能夠通過增加導電率的方法來減小導電的耗散。

（三）半導體封裝技術的主要軟件

通過軟件的控制和顯示，可以對電路板進行實時的監控和調整，同時也能對整個系統的運行情況做出及時的反饋和處理。在半導體封裝中，其主要的軟件包括：液晶顯示器、按鍵、觸摸屏等。這些硬件設備的功能是由計算機來實現的;而在PC上的軟件則是由電腦來完成的;而在測試過程中，也會出現一些問題，比如說，屏幕上的數據不準確，或者由于操作不當導致的錯誤等。

對于以上的兩種器件，它們都具有一定的優點：（1）體積小，重量輕，功耗低，穩定性高，可靠性高。（2）它的價格低廉，經濟實惠。（3）其內部結構簡單，易于維護。但是缺點在于，因為它的成本較低，而且還不能與其他的電子產品相提并論。所以這就使得其的應用范圍有限。隨著電子工業的不斷發展，人們開始利用各種傳感器來對產品的性能以及質量作出判斷，從而使半導體封裝技術得到了進一步的提高與完善。

（四）模態驗算

利用電子學理論，可以對半導體封裝的結構進行分析，從而對其性能做出判斷。在實際應用中，由于存在一些不可確定的因素影響，所以在使用過程中，需要根據具體情況，采取相應的措施來解決這些問題。

（1）檢測器件的參數值，如電流、電壓、電阻等，并將其記錄下來，以便于下一步的計算和驗證。（2）通過實驗，發現當某處的輸出功率較大時，會導致該點的電導率較低，因此可將該點的電導率降低到最小值。（3）如果某處的輸出量大于這個數值，則會造成這種現象，那么就應該考慮采用某種方法來減小該點的變化程度。（4）當某個地方的溫度發生變化時就必須要調整電路，使其符合要求。而對于某些特殊的區域或設備，也要注意它的溫升。因為溫升的作用是由熱源引起的;而溫升的作用是由氣路產生的;但溫升的作用則與冷源無關。

（五）半導體封裝的模塊設計

在半導體封裝的設備中，主要由以下幾個部分組成：（1）光電器件：光電子是半導體的核心元件，它是由半導體的半導體材料制成的;（2）集成電路：通過對各種不同的電路進行集成，形成了一種新的芯片; （3）存儲器：在半導體的生產過程中，需要對其內部的信息進行處理，從而達到保護和管理的目的;（4）控制面板：將整個PCB板的各個功能模塊都連接起來，然后再把它們連接到一起，構成一個整體的系統結構。

封裝模塊的主要功能是將器件的內部進行封裝，使其具有一定的形狀和尺寸，并能與其它部件的接口相互連接。所以在設計時，要考慮到不同的元器件的特性和使用環境根據，需要對元器件的類型及型號的選取作出合理的選擇;對于常用的元件來說要有良好的耐腐蝕性，便于攜帶，同時也要保證其質量，避免不必要的損耗;對特殊的設備也可以選用通用的組件來代替。電路的集成：在完成了所有的工作后，還應該確保系統能夠正常的運行并實現數據的通信等。因此在實際的應用中，必須將各個部分的參數都保持一致，這樣才能達到預期的效果;而如果沒有做到這一點，就會造成資源的浪費以及成本的增加等問題。所以說，為了滿足以上的要求就得遵循以下原則：盡量減少各方面的耦合作用，使各部分的性能盡可能的相近或接近于零。

結語

本文通過對半導體封裝的理論和方法進行了深入的研究和分析，并結合國內外的一些成功的半導體封裝設備，對其在實際生產中的應用效果以及發展前景做了詳細的闡述;同時，也針對其在電子電路中的重要作用，如提高器件的性能、減少功耗、降低成本等，提出了相應的解決方案。

參考文獻：

[1].第18屆中國半導體封裝測試技術與市場年會圓滿閉幕[J].電子工業專用設備，2020，49（06）：64-65.

[2].中國半導體行業協會封裝分會關于召開2020年中國半導體封裝測試技術與市場年會（第十八屆）的通知[J].電子與封裝，2020，20（10）：71-74.

[3]鄧圭玲，陳維群，鮑志鵬，馮志逸，周燦.驅動參數對電磁噴射點膠閥動態特性的影響研究[J].傳感器與微系統，2020，39（09）：4-8.

項目名稱：基于數字仿真技術的智能制造裝備力學性能和結構優化研究（YJ-ZK2101）