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封装/组装技术的交叉与融合
2012/7/18
1.封装/组装技术对比
 
1.1封装/组装技术的“同”与“异”
 
    封装与组装虽然属于两个行业,而对的产品和技术要求各不相同,但无论设计思路,还是工艺流程、设备应用都有很多相通的地方,例如:
    a 封装与组装的基本要求都是实现电路的可靠连接,为电路提供电源配置和信号传递增,都要求电源完整连续,信号传输流畅、路径简短,不同的只是连接的层次;
    b 在结构设计中,都需要考虑机械强度和热量散发问题,不同的只是解决问题的方式方法;
    c 在实现电路连接前都需要把加工对象(裸芯片和元器件)安全、准确、快速放置到基板预定位置,不同的只是基板精度、定位精度、贴放速度要求的差异‘
    d 都需要对加工工艺进行过程监测和最终产品性能测验,实现过程监测和性能测试的方法和仪器也类似,不同的只是检测的内容和要求。
 
1.2封装/组装技术的贯通
    从产业链上说,封装与组装是前一环节(半导体制造)的“尾”与后一环节(整机制造)的“首”。前面已经介绍过“多级封装”的概念,实际上,联系最紧密的就是一级和二级封装,即这里所说的封装与组装。作为半导体产业后道工序的封装,对外提供的封装好的集成电路并不是直接面向应用的终端产品,而是一种构成电子产品的原材料,必须经过组装这个整机制造技术才能最终变成终端应用产品,即完成电子产业链的实体制造过程,实现科技成果到社会财富的转化。在人类日常工作和生活中,使用高科技变成人人应用上、人人用得起、可以提高和改变人类生活的产品。
    从技术本质来说,封装与组装都是为了实现电路的电气互联,只不过封装是实现“芯片级”互联,而组装则是“板卡级”互联,二者都是互联过程的“二传手”而已。
 
1.3封装/组装技术的比较
    封装与组装技术的主要元素和技术环节有许多彼此相通的地方,有些环节实际是完全一致的,只不过不同领域侧重点有差异而已。
 
2.封装与组装技术的融合
 
    2.1封装向组装的渗透与延伸
近年在封装行业多芯片模块(MCM)技术和系统级封装(SiP)技术发展很快,特别是芯片堆叠(3D封装)技术的兴起使半导体技术的发展出现新的增长点,3D IC成为目前延续摩尔定律的关键。无论是MCM、SiP,还是3D IC,其技术范畴已经超出传统封装技术,开始向组装技术渗透与延续。一方面采用硅通孔和多层印制电路板实现多芯片之间互连,另一方面采用SMT技术把不容易集成的无源元件组装到封装基板上,在一个封装模块内集成不同工艺和材料的半导体芯片以及无源元件,形成一个功能强大的功能模块或系统级电路模块。 从另一个角度看,模块化封装就是精细化的组装技术。
   
     2.2组装向封装的扩展
现代电子产品朝着短、小、轻、薄和高可靠、高速度、高性能和低成本的方向发展。特别是移动和便携式电子产品,以及航天、医疗等领域对产品体积、重量要求越来越苛刻。随着超大规模集成电路和微型化片式元器件的迅速发展和广泛应用,电子整机进一步实现高性能和微心型化的主要矛盾已经不仅是元器件本身,而是元器件组装和互连形式和方法。为了适应这一发展趋势,在表面组装技术(SMT)的基础上,组装技术正在向模块化、微小型化和三维立体组装技术方向发展,使电子整机在有限空间内组装功能更多、性能更优、集成化程度更高的电子信息系统。
     实际上,自从片式元件进入0402(英制01005)、0315 (0.3mm×0.15mm)尺寸,集成电路封装节距小到0.4或0.3mm以来,特别是倒装芯片的应用,使组装定位和对准的精确度已经跨入微尺寸的范围,例如倒         装芯片贴装,要求可重复精度小于4μm,已经属于封装的尺寸精度范围。
    由此可见,组装技术向精细化高级阶段发展,必然是向封装技术的扩展。
 
3.封装/组装技术的交汇
    现在有些产品的制造既可以先封装后组装,也可以直接组装。例如系统级封装(SiP),既可以由半导体封装厂完成SiP系统封装(可能是BGA,CSP,WLCSP),然后通过SMT将SiP元器件装配到电路板上;也可以在SMT车间进行芯片和其他元器件的2D或3D装配,将SiP系统嵌入到终端产品中。这种技术的集       成浓缩和交汇将是未来微小型化、多功能化产品制造的发展趋势。
    传统的观念认为封装技术属于半导体制造,其尺寸精确度和技术难度高于组装技术,属于高技术范畴,而组     装技术则属于工艺范畴。但是在电子产品微小型化和多功能化市场需求的强力推动下,特别是近年兴起的多     芯片、模块化的堆叠封装/组装(PiP/PoP,又称3D封装/组装)技术,实质上是封装技术和组装技术的综合      应用,从而使“封装”和“组装”的界限日益模糊,二者正在向着交汇的方向发展。这种技术的融合,在封装领     域称为模块化多芯片3D封装,而在组装领域称为微组装( micro-packaging technology,MPT),其实二者是 殊途同归。

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