半导体封装技术及装备研究

赵熙

摘要：半导体封装技术的发展是人类社会进步的重要标志，它是一种新的实用技术，在工业领域中具有广泛的应用前景。本文主要介绍了几种不同类型的半导体封装的制备方法，以及对其的优缺点的研究与探讨。

关键词：半导体;封装技术;装备研究

引言

目前，我国的半导体封装产业处于高速成长期，但是在其生产工艺和产品质量上仍然存在许多问题，所以需要对半导体封装的基本理论进行深入的研究与分析，并结合实际的工作环境，设计出一个高精度的、高效率的集成电路板。为今后的科研工作者提供一定的参考价值。

一、半导体封装概述

在半导体封装的过程中，需要对其进行封装，这样可以方便对其的操作和控制。在这个时候，就必须要把它的内部结构和外部的电路结合起来，从而使它的性能得到提升。半导体封装的核心技术就是一种新型的无源器件，具有很好的耐高温性，并且能够很好的抵抗外界的干扰和温度的变化;而且还能与其它的材料相配合，使其体积更小，重量更轻。目前，我国对于半导体的研究已经有了很大的进步与发展，但是由于国内的制造工艺较落后以及生产设备的不足等原因，使得现在的RFID的应用范围比较小。

二、半导体封装工艺现状及问题分析

目前，我国已经能够生产出了具有高功率、高效率的半导体封装设备，其主要的特点是体积小、重量轻。但是由于其制造工艺复杂，成本较高，所以在实际应用中还存在着许多问题。例如：（1）在封装过程中，需要对器件进行保护，避免器件受到损坏，从而影响产品的质量;（2）半导体封装的材料大多为金属，因此容易产生腐蚀现象，并且会导致电路的损耗增大;（3）半导体封装的元器化的使用壽命较短，而且对环境要求很严格，这也是造成其在实际运用中的弊端。这些缺陷的出现都是因为没有达到环保标准，而这也正是人们所关注的重点。为了解决这一弊端，可以从以下几个方面入手：第一，提高能源利用率，降低污染，实现绿色化。第二，加强对环境保护的管理力度，减少不必要的浪费和破坏。第三，加大科研投入，促进产业结构的调整与优化。第四，注重人才的培养和引进。第五，完善相关法律法规，保障企业的合法权益。

三、半导体封装的特点

（1）半导体封装的工艺简单易行，生产成本低。由于采用的封装器件都是由计算机控制，所以在制造过程中不会有任何的人为干涉，而且可以实现自动化操作，从而大大的提高了工作效率。（2）半导体封装具有很强的可塑性，在使用时，只需要将其烧结就能得到所需的电子元，这就使得其制作难度降低，并且还能节约大量能源。（3）半导体封装是一种新型材料，它不仅仅是由一个金属片构成，而是多个原子组成，这样就会使其更加美观。同时也能够减少对环境造成污染，使人们生活变得舒适。（4）半导体封装与 传统的机械加工相比，有着很大不同，它不像之前那么繁琐，只需将各个元件焊接在一起，便可直接进行组装。而这种技术则不存在这些问题，因为它省去了复杂的人工劳作，省去了繁琐的手工劳动，节省资源。

四、半导体器件封装设计

本课题的主要任务是利用现有的技术条件，对半导体封装进行系统的设计和研究。首先要对半导体器件的封装工艺和材料的选择有一个全面的了解;其次要对所选的器件有一定的认识并能熟练使用，在操作过程中能够灵活的运用;最后就是在PCB板上焊接一些特殊的电路板，比如说LED灯、液晶显示屏等，这样可以方便后期的维护和更换。

（一）结温

结温是指将温度控制在一定的范围内，使其达到一个较高的值时，而其内部的热效应会被冷却到室温，并产生的现象为热辐射。半导体封装的结温主要由以下几个部分组成：

（1）热传导：当封装的器件处于高温的条件下，由于外界的加热和气体的膨胀等因素的影响使得材料的分子发生移动，从而使其表面的温度升高，这种情况下的电流就会在封装的过程中出现，这就是所谓的“发热”。（2）电导率：通过改变半导体的电阻率，就可以得到了电导率。它与半导体的厚度有关，也与外阻的大小相关，因此把它叫做“阻值”。（3）绝缘性：绝缘性的工作状态是指外电场的作用下，电子从一种导体的表面上向另一个金属的表面上扩散，这个时候的载流子的浓度比较大，所以载流子的损耗也较大，这也是导致了载流子的损耗增大的原因之一。

（二）半导体封装的关键性指标

对于半导体封装来说，最重要的就是器件的质量和稳定性，这也是衡量其性能的一个主要标准。在实际的应用过程中，由于各种因素的影响导致的结果是不同的;所以，需要对其进行严格的控制和管理，以确保产品的品质和精度。在半导体封装的工艺设计中，要考虑到以下几个方面的问题：

（1）选择合适的材料;（2）对原材料的选取、加工以及包装等环节的操作都有一定的要求;（3）对所选的材料必须具有良好的耐腐蚀性，并能承受高温。在生产的每个步骤中，都会产生大量的热量消耗，因此为了降低这部分的损耗就要减少这些部分的损失就需要采用一些措施来提高它们的温度值。例如：可以使用热熔焊法来焊接，这样既能保证了元件的寿命，又能避免了因热应力而造成的损坏现象。此外还能够通过增加导电率的方法来减小导电的耗散。

（三）半导体封装技术的主要软件

通过软件的控制和显示，可以对电路板进行实时的监控和调整，同时也能对整个系统的运行情况做出及时的反馈和处理。在半导体封装中，其主要的软件包括：液晶显示器、按键、触摸屏等。这些硬件设备的功能是由计算机来实现的;而在PC上的软件则是由电脑来完成的;而在测试过程中，也会出现一些问题，比如说，屏幕上的数据不准确，或者由于操作不当导致的错误等。

对于以上的两种器件，它们都具有一定的优点：（1）体积小，重量轻，功耗低，稳定性高，可靠性高。（2）它的价格低廉，经济实惠。（3）其内部结构简单，易于维护。但是缺点在于，因为它的成本较低，而且还不能与其他的电子产品相提并论。所以这就使得其的应用范围有限。随着电子工业的不断发展，人们开始利用各种传感器来对产品的性能以及质量作出判断，从而使半导体封装技术得到了进一步的提高与完善。

（四）模态验算

利用电子学理论，可以对半导体封装的结构进行分析，从而对其性能做出判断。在实际应用中，由于存在一些不可确定的因素影响，所以在使用过程中，需要根据具体情况，采取相应的措施来解决这些问题。

（1）检测器件的参数值，如电流、电压、电阻等，并将其记录下来，以便于下一步的计算和验证。（2）通过实验，发现当某处的输出功率较大时，会导致该点的电导率较低，因此可将该点的电导率降低到最小值。（3）如果某处的输出量大于这个数值，则会造成这种现象，那么就应该考虑采用某种方法来减小该点的变化程度。（4）当某个地方的温度发生变化时就必须要调整电路，使其符合要求。而对于某些特殊的区域或设备，也要注意它的温升。因为温升的作用是由热源引起的;而温升的作用是由气路产生的;但温升的作用则与冷源无关。

（五）半导体封装的模块设计

在半导体封装的设备中，主要由以下几个部分组成：（1）光电器件：光电子是半导体的核心元件，它是由半导体的半导体材料制成的;（2）集成电路：通过对各种不同的电路进行集成，形成了一种新的芯片; （3）存储器：在半导体的生产过程中，需要对其内部的信息进行处理，从而达到保护和管理的目的;（4）控制面板：将整个PCB板的各个功能模块都连接起来，然后再把它们连接到一起，构成一个整体的系统结构。

封装模块的主要功能是将器件的内部进行封装，使其具有一定的形状和尺寸，并能与其它部件的接口相互连接。所以在设计时，要考虑到不同的元器件的特性和使用环境根据，需要对元器件的类型及型号的选取作出合理的选择;对于常用的元件来说要有良好的耐腐蚀性，便于携带，同时也要保证其质量，避免不必要的损耗;对特殊的设备也可以选用通用的组件来代替。电路的集成：在完成了所有的工作后，还应该确保系统能够正常的运行并实现数据的通信等。因此在实际的应用中，必须将各个部分的参数都保持一致，这样才能达到预期的效果;而如果没有做到这一点，就会造成资源的浪费以及成本的增加等问题。所以说，为了满足以上的要求就得遵循以下原则：尽量减少各方面的耦合作用，使各部分的性能尽可能的相近或接近于零。

结语

本文通过对半导体封装的理论和方法进行了深入的研究和分析，并结合国内外的一些成功的半导体封装设备，对其在实际生产中的应用效果以及发展前景做了详细的阐述;同时，也针对其在电子电路中的重要作用，如提高器件的性能、减少功耗、降低成本等，提出了相应的解决方案。

参考文献：

[1].第18届中国半导体封装测试技术与市场年会圆满闭幕[J].电子工业专用设备，2020，49（06）：64-65.

[2].中国半导体行业协会封装分会关于召开2020年中国半导体封装测试技术与市场年会（第十八届）的通知[J].电子与封装，2020，20（10）：71-74.

[3]邓圭玲，陈维群，鲍志鹏，冯志逸，周燦.驱动参数对电磁喷射点胶阀动态特性的影响研究[J].传感器与微系统，2020，39（09）：4-8.

项目名称：基于数字仿真技术的智能制造装备力学性能和结构优化研究（YJ-ZK2101）