一开始对电子封装的定义是[4],保护电路内部的芯片,使其能够安全、稳定、正 常的工作。通常情况下对电子封装定义为,电子封装有机械保护功能即保护芯片,有 信号分配功能,有散热功能以及防潮防辐射功能这四大功能[5]。电子封装的发展推动 着电子产品的发展,而电子元器件的发展则是电子封装发展的基石,然而,封装的形 式有很多种,每一种形式都对应着一种元器件,加速电子封装的发展能够促进元器件 的发展。论文网

电子封装的划分种类有很多,按照材料分[6],可以分为陶瓷封装、金属封装以及 塑料封装。按照外型分[7],可以分为小外形封装(SOP)、单列直插式封装(SIP)、双 列直插式封装(DIP)、塑料四方扁平封装(PQFP)、球栅阵列封装(BGA)、以及芯 片级封装(CSP)等。还有一些其他的分类方式,本文就不一一列举了。

电子封装的等级分为三个等级,即一、二以及三级封装[8-11]。一级封装为芯片级 封装,简称 IC 封装;二级封装是在基板上的封装,简称板级封装;三级封装是将所 有的基板相连接组成一个系统,简称系统封装。

1。2。2  微电子焊接技术

第一阶段[12]处于上世纪 80 年代前的插孔式安装(THD)时代。那时最初的是金 属圆形封装。因为插孔式安装的性能在当时体现的非常优良,价格成本又比较廉价, 因此在当时成为封装的主流而得以批量生产,广泛应用。但同时也存在一些问题,比 如板的装配密度较小,引脚数少,引脚节距固定等。

第二阶段处于上世纪 80 年代表面安装器件时代。这个时候,应运而生了一批适 应在表面安装技术的封装形式并且在当时得到了迅烈的发展。这类封装的生产效率得 到了大大的提高。在当时,引线数最大可达到 300,安装密度达到 10~50 脚/cm²,这 也使金属引线塑料封装达到了黄金时代。

第三阶段处于上世纪 90 年代芯片尺寸封装/焊球阵列封装时代。BGA 封装技术 的出现对于封装技术而言无疑是一大突破,把引线从封装基板底部再以阵列球的方 式引出,进一步提高了封装密度。在之后的 3D 叠层封装[13]中,依然有着广泛的应 用。

第四阶段处于 21 世纪才迎来的 3D 叠层封装的新时代。SIP 从本质上讲是一系统 级的多芯片封装,是将多个芯片和有可能的无源元件全部集成在同一封装之内,从而 形成具有系统功能的模块,封装效率提高了 60~80%,可靠性增加了 10 倍。

1。2。3  电子封装的分类

电子封装的材料随着时代的发展,科技的不断进步,电子产品的密度越来越高、 功率越来越大、体积越来越小、速度越来越快[14-16]。电子封装结构按材料可以化分为 陶瓷封装、金属封装、高分子封装[17]。陶瓷封装属于气密性封装,是封装的主要形式 之一。陶瓷封装的价格要比金属封装便宜得多,但陶瓷封装的密度相比较金属封装来 说较低。金属封装[18]是把集成电路和分立元器件放置在金属容器中,然后封盖密封, 并在容器表面镀上一层金属。金属封装大都用于 I/O 引脚数低的封装。金属的散热性 能较好,因此一些封装都用金属片来散热。塑料封装即高分子封装,这种封装形式发 展非常迅速,再加上现在的芯片钝化技术的改善,防潮性能也越来越高,因此塑料封 装在整个封装行业的地位也越来越高[19]。文献综述

1。3  无铅焊料的发展背景和研究现状

1。3。1  无铅焊料的提出

长期以来,铅以及其化合物都具有各种良好的性能,而且铅在自然界储存充足, 成本低,因此铅及其各种合金在电子封装行业中得到大量的使用。在最近的几十年, 铅广泛用于电子元器件的印刷电路板的加工和电子组装行业内。在各种焊料合金的性 能上,Sn-Pb 焊料合金无论在性能方面还是成本方面都是最好,最低的,而且在润湿 性、可靠性以及稳定性方面都一直很好。但是,随着时代的发展,人类越来越注重绿 色生活,由于 Pb 及含 Pb 化合物对人类的身体和地球都有害,所以人类转而研究其他 一些焊料合金来取代 Sn-Pb 焊料合金。

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