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LED圓片級封裝技術發展及在LED照明燈具中的作用分析

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LED圓片級封裝技術發展及在LED照明燈具中的作用分析

發布日期:2019-03-21 00:00 來源:http://www.523sh.com 點擊:

   1904年英國人弗萊明發明了世界上第一個電子管,這標志著人類從此進入了電子時代,此后電子管技術獲得了廣泛的應用,世界上第一臺電子計算機“ENIAC”就是采用電子管制造的,但是人們在使用中發現電子管具有體積大、功耗大、發熱大、成本高、結構脆弱、壽命短等缺陷。這就迫使人們研究更先進的電子元器件代替電子管。

  1947年,貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓發明了晶體管,人類從此進入了微電子時代。電子產品中電子管逐漸被晶體管所取代,晶體管成為微電子時代的主流產品。

  二十世紀六十年代集成電路技術的發展使得晶體管的小型化成為可能,在單個芯片上集成幾百個晶體管成為現實。晶體管尺寸的不斷縮小使單個芯片上集成的晶體管數目不斷增加,集成電路的規模也從小規模(SSI),逐漸發展成大規模、超大規模、甚大規模、吉規模,下表顯示了集成電路集成規模的發展。

  集成電路的快速發展,使芯片的集成度日益提高,從而使越來越多的產品采用半導體芯片。封裝是半導體芯片走向實用化的關鍵步驟。廣義上的電子封裝是指對各種電子元器件的封裝和組裝,即包括一級封裝、二級封裝和三級封裝。狹義的電子封裝是指對半導體芯片或部件進行保護。

  封裝主要有四大作用:第一,保護LED芯片免受外界復雜環境的影響;第二,為芯片提供散熱通道;第三,為芯片提供機械支撐;第四,為芯片提供電連接。自從微電子技術誕生以來,芯片設計、芯片制造以及封裝和測試就成為微電子技術三個最重要的環節,業界普遍認為微電子產品總成本中,這三個環節各占三分之一。因此研究高可靠性的封裝技術,對于提高產品成品率以及控制成本而言,具有重要的意義。

  自從1947 年第一只晶體管誕生之日起,封裝也隨之應運而生。經過 將近70年的發展,封裝技術獲得了長足的進步,下圖所示為封裝技術發展示意圖。

  二十世紀八十年代之前,半導體封裝主要采用雙列直插式封裝技術(DIP),管腳數4~64 個。主要采用穿孔技術安裝在電路板上。封裝密度低、效率低,難以滿足自動化生產要求。

二十世紀八十年代出現了表面貼裝技術(SMT),與雙列直插式封裝技術相比較,表面貼裝技術主要優點有:提高了封裝密度;縮小了元器件尺寸縮短了引線;改善了電性能;更適應自動化生產。典型的SMT 封裝技術包括方形扁平封裝(QFP)和四邊J形引腳扁平封裝(QFJ)。

  二十世紀九十年代以后,由于人們對于產品小型化以及高集成度的要求日益強烈,隨之誕生了一些新型的封裝形式,如:球柵陣列封裝(BGA)、倒裝焊(FC)、芯片尺寸封裝(CSP)以及圓片級封裝(WLP)。最近幾年,又誕生了三維封裝技術,這對于提高系統的集成度、增加封裝密度具有極其重要的意義,典型的三維封裝技術有芯片堆疊技術、封裝堆疊技術等。

  圓片級封裝是采用IC工藝在圓片上進行工藝加工并且進行封裝和測試,相較于傳統的封裝技術,圓片級封裝(WLP)技術由于具有較為顯著的優點,如圓片級封裝技術有較小封裝面積,降低了單個封裝體封裝、老化、測試的費用等,近些年來一直受到人們的關注。

  然而,圓片級封裝技術也有許多可靠性問題需要解決。不同的鈍化層材料、UBM層的布局和厚度都會對圓片級封裝產品可靠性造成影響。老化測試是評定圓片級封裝產品可靠性的重要手段,如何提高焊球抗老化性能具有重要意義。同時,人們對綠色環保的呼聲日益高漲,造成了焊料無鉛化發展這一必然趨勢,研究發現無鉛焊料抗跌落性能較有鉛焊料差,這使得圓片級封裝產品跌落可靠性也值得我們關注。




















               











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