時(shí)間：2023-03-24 15:21:15
序論：在您撰寫(xiě)封裝工藝論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
2006年，電子科技大學(xué)羅小蓉老師強(qiáng)調(diào)將教師的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方式，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)動(dòng)手能力，提高教學(xué)效果。電子科技大學(xué)中山學(xué)院陳卉2016年提出“微電子器件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索。2012年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)王蔚提出從課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)整合角度出發(fā)，將“微電子工藝”課程的教學(xué)模式、內(nèi)容、教材等將課堂、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)3種不同教學(xué)形式作為一個(gè)課程模塊穿插講授，理論與實(shí)踐彼此相互促進(jìn)，編寫(xiě)教材，進(jìn)行初步實(shí)施及評(píng)價(jià)，獲得學(xué)生和微電子課程群其他課程主講教師的肯定，評(píng)教結(jié)果為“A+”。2010年，華南理工大學(xué)廖榮提出微電子工藝實(shí)習(xí)教學(xué)改革探索。加快發(fā)展我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)成為刻不容緩的大事。高校必須為民族微電子產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)，讓學(xué)生在校期間熟悉雙極型和MOS集成電路的制造工藝流程，了解集成電路的新工藝和新技術(shù)，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)專業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
二、具體實(shí)施方案
1.課堂理論教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)效果實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。根據(jù)“微電子工藝學(xué)”知識(shí)點(diǎn)較多且抽象、工藝流程復(fù)雜等特點(diǎn)，教師在課堂教學(xué)中要重視與學(xué)生的互動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，將講解為主體改變?yōu)橹v解——學(xué)習(xí)雙主體。方法如下：首先，精簡(jiǎn)講授時(shí)間，增加課堂討論環(huán)節(jié)，給出課堂討論結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于“微電子工藝學(xué)”難度較大、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)核心課，學(xué)生獨(dú)立思考尤其重要。增加課堂討論環(huán)節(jié)是讓學(xué)生獨(dú)立思考的最好方法，但會(huì)減少理論課的時(shí)間，需要建立以下實(shí)施方案：①每堂課都要仔細(xì)設(shè)計(jì)該課主題，明確重難點(diǎn)，精簡(jiǎn)講授時(shí)間；②合理設(shè)計(jì)和安排思考題和討論題的內(nèi)容以及實(shí)施方法；③合理設(shè)計(jì)和安排討論效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。其次，增加教學(xué)專題的seminar，采用案例教學(xué)方法，使學(xué)生不僅能理解基本理論，同時(shí)能結(jié)合應(yīng)用，學(xué)會(huì)基本、常用的微電子器件工藝制造方法。2.習(xí)題試題庫(kù)建設(shè)及理論考核標(biāo)準(zhǔn)。課堂練習(xí)題和思考題題庫(kù)建設(shè)。根據(jù)該門(mén)課的特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)和安排本課主題下的思考題和練習(xí)題，使課堂教學(xué)有條不紊地進(jìn)行。調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，循序漸進(jìn)地接受知識(shí)，提出問(wèn)題、分析問(wèn)題。目前，我校沒(méi)有完善的“微電子工藝學(xué)”考試試題庫(kù)。本項(xiàng)目擬根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果，結(jié)合我校實(shí)際和教學(xué)大綱編寫(xiě)試題庫(kù)，使具有不同題型、不重復(fù)題目的試卷達(dá)10套以上。具體理論考核標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)試項(xiàng)目一：課堂表現(xiàn)考核、考核內(nèi)容、課堂表現(xiàn)情況；考核形式：以第一次形成性考核的條件及學(xué)生在課堂的表現(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行，主要內(nèi)容為課堂回答問(wèn)題、專題討論、口試等。考核時(shí)期：課程結(jié)束為周期。測(cè)試項(xiàng)目二：作業(yè)考核，包括平時(shí)作業(yè)考核和登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的考核兩部分；登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的考核。測(cè)試項(xiàng)目三：課堂卷面考核內(nèi)容：課程大綱要求掌握的內(nèi)容；考核形式：抽取題庫(kù)中的試題進(jìn)行卷面考試；考核時(shí)期：課程教學(xué)的最后兩節(jié)課。3.實(shí)踐教學(xué)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。本項(xiàng)目擬對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，制定實(shí)施和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程方案，安排一次對(duì)新工藝和新技術(shù)的調(diào)查研究和一周的器件工藝流程仿真的課程設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置目標(biāo)，編制“微電子工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)”，制定具體的實(shí)施方案和評(píng)價(jià)方案。擬設(shè)置的工藝設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容：利用器件仿真軟件Medici和工藝仿真軟件Tsuprem4，完成LDMOS和IGBT新結(jié)構(gòu)的器件和工藝仿真設(shè)計(jì)，以匯報(bào)、答辯且最終以論文的形式提交。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)利用模擬工具觀察新結(jié)構(gòu)的基本特性；通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)掌握器件的工藝流程；在設(shè)計(jì)過(guò)程中體會(huì)設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù)的折中關(guān)系和流程的煩瑣性，初步建立工藝設(shè)計(jì)的思維。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容需要在教學(xué)的實(shí)際工作中不斷更新，根據(jù)學(xué)生情況增減內(nèi)容和調(diào)整教學(xué)大綱。實(shí)驗(yàn)教學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)試項(xiàng)目一：集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿調(diào)研報(bào)告?？己藘?nèi)容：對(duì)集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿的調(diào)研?？己诵问剑喊磿r(shí)提交集成電路的新工藝和新技術(shù)前沿調(diào)研報(bào)告，字?jǐn)?shù)不少于2000字?？己藭r(shí)期：課程結(jié)束2周內(nèi)完成。測(cè)試項(xiàng)目二：工藝仿真設(shè)計(jì)和小論文撰寫(xiě)考核內(nèi)容：結(jié)合工藝仿真軟件Tsuprem4，完成LDMOS和IGBT系列新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)論文?？己诵问剑阂詧?bào)告形式答辯，最終提交LDMOS和IGBT新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)論文，字?jǐn)?shù)不少于2000字?？己藭r(shí)期：課程結(jié)束1周內(nèi)完成。4.專業(yè)見(jiàn)習(xí)。學(xué)生一方面可以利用學(xué)校學(xué)院籌建中的實(shí)驗(yàn)平成工藝相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如微電子工藝實(shí)驗(yàn)室。主要功能是使學(xué)生初步掌握微電子器件的工作原理、工藝參數(shù)的控制方法。器件特性參數(shù)的測(cè)試分析方法、信息功能材料的制備和結(jié)構(gòu)性能測(cè)試方法。內(nèi)容涵蓋CMOS工藝，半導(dǎo)體材料和器件制備工藝、LTCC材料制備和封裝工藝、多芯片組件技術(shù)，MEMS傳感技術(shù)及微系統(tǒng)構(gòu)建工藝等，如微系統(tǒng)封裝與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能用于微系統(tǒng)封裝與測(cè)試。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括各種可用于微系統(tǒng)封裝的基板材料及其封裝技術(shù)研究，系統(tǒng)級(jí)封裝三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)分析建模、電特性、熱特性快速仿真、復(fù)雜混合信號(hào)完整性分析、電磁兼容、熱效應(yīng)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和優(yōu)化處理，封裝工藝、可靠性與測(cè)試技術(shù)研究。集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室：集成電路（IntegratedCircuit，IC）通過(guò)一系列特定加工工藝，將晶體管、二極管等有源器件和電阻、電容等無(wú)源器件按照一定電路互連集成在一塊半導(dǎo)體單晶片（如硅或砷化鎵）上，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)，用以執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的電子器件。該實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)主要用于集成電路設(shè)計(jì)。5.完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)。充分利用學(xué)校已有的網(wǎng)絡(luò)資源，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上完成課程創(chuàng)建和內(nèi)容填充、作業(yè)功能、互動(dòng)功能、閱讀資源等內(nèi)容；學(xué)生可以在課下參加討論與交流、提交與查閱作業(yè)，還可以進(jìn)行一對(duì)一的答疑解惑等。本文結(jié)合微電子工藝學(xué)的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，從課堂設(shè)計(jì)、課程考核標(biāo)準(zhǔn)、題庫(kù)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)、見(jiàn)習(xí)實(shí)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)等多方面進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)：①在課堂理論教學(xué)中，參考借鑒國(guó)內(nèi)外著名高校的實(shí)施方法，制定學(xué)生課堂表現(xiàn)的考核標(biāo)準(zhǔn)，給出如增加課堂討論、專題seminar、學(xué)生項(xiàng)目PPT展示的環(huán)節(jié)的具體實(shí)施建議，增加學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)熱情；②期末考核中，參考借鑒國(guó)內(nèi)外著名高校的教學(xué)大綱和教學(xué)重點(diǎn)，編寫(xiě)一套能極大指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的試題庫(kù)和習(xí)題庫(kù)，打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；③根據(jù)微電子行業(yè)的發(fā)展和我校實(shí)際，建立一整套合理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)體系，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握微電子工藝學(xué)的核心技術(shù)和方法；④利用仿真軟件模擬實(shí)際工藝流程，完成CMOS以及BCD工藝設(shè)計(jì)；⑤利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)以幫助學(xué)生鞏固已學(xué)知識(shí)，解決難題，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，讓電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生通過(guò)這門(mén)重要專業(yè)課學(xué)習(xí)，在掌握微電子基本理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上具備自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立研究，勇于創(chuàng)新的能力，成為有一技之長(zhǎng)的當(dāng)代微電人。
作者:吳麗娟 宋月 張銀艷 雷冰 唐俊龍 謝海情 劉斯 單位:長(zhǎng)沙理工大學(xué)
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：電子封裝,SiCp/Al,澆鑄滲透
1. 前言
SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其具有廣泛的、潛在的應(yīng)用價(jià)值，是在目前非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中研究較多，較為成熟的復(fù)合材料。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比剛度、耐磨、耐疲勞、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高熱導(dǎo)性、良好的尺寸穩(wěn)定性和高微屈服強(qiáng)度等優(yōu)異的力學(xué)和物理性能，被應(yīng)用到汽車、航天、軍事、電子和其他工業(yè)領(lǐng)域。從二十世紀(jì)八十年代初，世界各國(guó)開(kāi)始競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)這種新型高性能材料。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料正受到越來(lái)越廣泛的重視。
2. SiCp/Al復(fù)合材料在電子封裝中的應(yīng)用
隨著電子裝備的日益小型化、多功能化，LSI、VLSI不但集成度越來(lái)越高，而且基板上各類IC芯片的組裝數(shù)及組裝密度也越來(lái)越高(如MCM),也就是說(shuō)，功率密度(輸出功率／單位體積)越來(lái)越大。20世紀(jì)80年代末的功率密度為2．5W/cm 3 （40 W／in 3 )，而90年代己達(dá)6W／cm 3 (100 W／in 3 )以上。如何將產(chǎn)生的大量熱量散發(fā)出去，這是電子裝備在一定環(huán)境溫度條件下能長(zhǎng)期正常工作的保證，也是對(duì)電子裝備的可靠性要求。在這類功率電路的電參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱設(shè)計(jì)三部分中，熱設(shè)計(jì)顯得更為重要。因?yàn)闊岷纳⒌暮脡闹苯佑绊懼娮友b備的電性能和結(jié)構(gòu)性能，甚至可引起重要電件能失效和結(jié)構(gòu)的破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子產(chǎn)品失效中，由熱引起的失效所占比重最大，為55％。由此可見(jiàn)，解決好熱耗散是功率微電子封裝的關(guān)鍵。
為從根本上改進(jìn)產(chǎn)品的性能，全力研究和開(kāi)發(fā)具有高熱導(dǎo)及良好綜合性能的新型封裝材料顯得尤為重要。熱膨脹系數(shù)（CTE），導(dǎo)熱系數(shù)(TC)和密度是發(fā)展現(xiàn)代電子封裝材料所必須考慮的三大基本要素，只有能夠充分兼顧這三項(xiàng)要求，并具有合理的封裝工藝性能的材料才能適應(yīng)電子封裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的要求。而SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料則恰恰是既具有鋁基體優(yōu)良的導(dǎo)熱性又可在相當(dāng)廣的范圍內(nèi)與多種材料的CTE相匹配的復(fù)合材料。 [1 ～ 2]
對(duì)表1中列出的芯片材料 Si、GaAs 以及各種封裝材料的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，不難看出，傳統(tǒng)的材料如Al、Cu、Invar合金、Kovar 合金、W/Cu 合金、Mo/Cu 合金等 ,不能滿足先進(jìn)電子封裝應(yīng)用中低膨脹、高導(dǎo)熱、低成本的嚴(yán)格要求。而Al 2 O 3 和BeO材料是廣為使用的電子封裝材料，但由于綜合性能、環(huán)保、成本等因素，已難以滿足功率微電子封裝的要求。SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有與Si、GaAs相匹配的熱膨脹系數(shù)(CTE)以及強(qiáng)度高、重量輕、工藝實(shí)施性好、成本較低等特點(diǎn)。
因此，既具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能，又具有容易加工、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、適應(yīng)環(huán)保要求的新型微電子封裝材料——SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料——已能全面滿足高密度電子封裝技術(shù)的要求，成為最具有發(fā)展前景金屬基復(fù)合材料。
表1 常用封裝材料性能指標(biāo) [3]
材料 熱膨脹系數(shù) （10-6/K） 熱導(dǎo)率 （W/(m*K）) 密度 (g/cm3) Si 4.1 150 2.3 GaAs 5.8 39 5.3 Al2O3 6.5 20 3.9 BeO 6.7 250 2.9 AlN 4.5 250 2.9 Al 23 230 2.7 Cu 17 400 8.9 Steel（4140） 13.5 50 7.8 Mo 5.0 140 10.2 W 4.45 168 19.3 Kovar 5.9 17 8.3 Invar 1.6 10
論文關(guān)鍵詞：低溫低噪聲放大器(LNA)，Ku波段，隔離器，噪聲系數(shù)
1、引言
在微波通訊系統(tǒng)中，接收機(jī)噪聲特性的優(yōu)劣是決定系統(tǒng)接收靈敏度的重要因素，而接收前端的低噪聲放大器（LNA）是影響接收系統(tǒng)噪聲指標(biāo)的關(guān)鍵部件，其噪聲特性將直接影響系統(tǒng)整體的噪聲水平[1]。低溫下工作的Ku波段放大器具有極低的噪聲特性，在微波通信、衛(wèi)星通信、天文觀測(cè)等領(lǐng)域中都具有非常重要的應(yīng)用。當(dāng)前Ku低溫低噪聲放大器的研究工作只有少量報(bào)道，性能尚不能達(dá)到實(shí)際使用的要求。
本文設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)Ku波段低溫低噪聲放大器隔離器，旨在與高溫超導(dǎo)濾波器級(jí)聯(lián)，使用在高溫超導(dǎo)濾波子系統(tǒng)之中[2]。該LNA采用插指電容新結(jié)構(gòu)，使用ADS軟件仿真優(yōu)化性能，并通過(guò)優(yōu)化的封裝工藝制備了LNA樣品站。在77K溫度下測(cè)試結(jié)果表明，噪聲系數(shù)小于2dB，增益約10dB，反射系數(shù)小于20dB。該LNA已與Ku波段超導(dǎo)濾波器成功級(jí)聯(lián)。
2、低溫低噪聲放大器的仿真設(shè)計(jì)
2.1 器件選擇
Ku波段LNA要求選用具有低噪聲特性的晶體管，而高電子遷移率場(chǎng)效應(yīng)管(HEMT)是新型的具有低噪聲優(yōu)點(diǎn)的一類晶體管，符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)晶體管性能分析并綜合設(shè)計(jì)需要，選取了NEC公司的某一HEMT產(chǎn)品，其理論常溫噪聲系數(shù)高至18GHz只有0.75dB。
低損耗的PCB基板是研制Ku波段LNA的另一重要材料。本工作選用Rogers公司的高頻PCB板，在高頻段具有低插損特性，微波性能良好。
2.2 反射系數(shù)的設(shè)計(jì)
LNA設(shè)計(jì)中都需要考慮對(duì)反射系數(shù)S(1,1)和S(2,2)的設(shè)計(jì)隔離器，一般需要優(yōu)化至-15dB以下，而最優(yōu)化S(1,1)、S(2,2)的目標(biāo)與最小化噪聲和最大化增益往往是矛盾的，這給LNA的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了很大的不便和困難。Isaac Lopez-Fernandez 在他的工作中使用了放大器設(shè)計(jì)中可以不考慮其反射性能，而使用隔離器來(lái)完善的方法[3]，同時(shí)還給出了隔離器附加噪聲溫度的計(jì)算公式：
其中隔離器的物理溫度，是放大器的等效噪聲溫度，是隔離器可達(dá)到的增益。根據(jù)這個(gè)公式計(jì)算可以知道，對(duì)于一般的LNA和隔離器，77K低溫下隔離器附加噪聲溫度不超過(guò)20%，相對(duì)于直接在設(shè)計(jì)中優(yōu)化反射的辦法，隔離器的附加噪聲更小，同時(shí)可以大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。因此本工作反射系數(shù)不再進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，而采用級(jí)聯(lián)隔離器的方法改善器件之間的匹配站。
2.3 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
為了保證LNA的可靠工作隔離器，需要保證其全頻段無(wú)條件穩(wěn)定，或至少要保證工作頻段附近絕對(duì)穩(wěn)定。LNA的穩(wěn)定性判據(jù)為[4]：
和
其中：，
在ADS中，有其自身設(shè)計(jì)的穩(wěn)定系數(shù)Mu，只要Mu>1就實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)穩(wěn)定。在ADS中對(duì)我們選用的HEMT晶體管進(jìn)行仿真，圖1給出了其全頻帶Mu值，可以發(fā)現(xiàn)其全頻帶Mu>1，也就是全頻帶絕對(duì)穩(wěn)定，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中不會(huì)存在陷入潛在不穩(wěn)的問(wèn)題。同時(shí)因?yàn)槲覀冊(cè)谳斎胼敵龆硕疾捎昧烁綦x器設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步優(yōu)化反射，保證了LNA的穩(wěn)定工作。
圖1 LNA穩(wěn)定性系數(shù)
關(guān)鍵詞:大功率白光LED;封裝工藝可靠性;光斑;光通量
中圖分類號(hào):TN312+.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C
Reasearch on Encapsulation Technology Reliability of
High Power White-Light LED
(Ledman Optoelectronic Co., Shenzhen 518108, China)
Abstract: The package prospects and the main function of high power white-light LED are introduced firstly in this paper. And then, the key technology of high power white-light LED package is explained, which including fluorescent coating packaging technology, selecting the sealed silicone, packaging of large-size chip, reliability testing and evaluation. also some detailed researches on meliorating the light spot and improving luminous have been done.
Keywords: High Power White-Light LED; Encapsulation Reliability Technology; light spot; luminous
前 言
全世界已越來(lái)越重視節(jié)能省電的問(wèn)題,而LED照明又被視為是下個(gè)10年頗受關(guān)注的應(yīng)用,LED要走入普通照明仍有許多問(wèn)題要克服,主要是由于發(fā)光效率太低､成本太高等兩大限制,然而此兩大限制卻皆與大功率白光LED封裝技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)｡LED封裝的功能主要包括:(1)機(jī)械保護(hù),以提高可靠性;(2)加強(qiáng)散熱,以降低晶片結(jié)溫,提高LED性能;(3)光學(xué)控制,提高出光效率,優(yōu)化光束分布;(4)供電管理,包括交流/直流轉(zhuǎn)變,以及電源控制等｡為提高大功率LED封裝技術(shù)的可靠性,究竟可以從哪些方面去努力呢?
1 大功率白光LED封裝關(guān)鍵技術(shù)
剖析LED封裝所需的每一道制程可知,大功率白光LED封裝技術(shù)可細(xì)分成:(1)支架的設(shè)計(jì)(包括取光與散熱);(2)晶片的選擇與排列方式;(3)固晶方式;(4)金線線形與粗細(xì);(5)熒光粉種類與涂布結(jié)構(gòu);(6)Silicone Lens的曲率與折射率｡此六項(xiàng)制程皆對(duì)LED的散熱性能(熱阻值)､光通量(流明)､發(fā)光效率､相對(duì)色溫(CCT)､光色的均勻性､壽命等特性深具影響,因此每一環(huán)節(jié)皆不可輕忽｡下面將針對(duì)熒光粉涂層結(jié)構(gòu)､封裝膠體､大尺寸晶片封裝作一些研究,并逐一說(shuō)明其對(duì)LED特性影響的關(guān)系｡
具體從大功率白光LED封裝以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)做如下研究和說(shuō)明:
1.1 熒光膠封裝工藝
熒光粉的作用在于光色復(fù)合,形成白光｡研究表明隨著溫度上升,熒光粉量子效率降低,出光減少,輻射波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生變化從而引起白光LED色溫､色度的變化｡較高的溫度還會(huì)加速熒光粉的老化,原因在于熒光粉涂層是由硅膠與熒光粉調(diào)配而成,散熱性能較差,當(dāng)受到紫光或紫外光的輻射時(shí),易發(fā)生溫度碎滅和老化,使發(fā)光效率降低｡此外,高溫下熒光膠的熱穩(wěn)定性也存在問(wèn)題｡
1.1.1 光斑改善問(wèn)題
傳統(tǒng)的熒光粉涂敷方式是將熒光粉與硅膠混合然后點(diǎn)涂在晶片上｡根據(jù)白光的發(fā)光原理可以知道,如果熒光粉加入的量太多就會(huì)造成發(fā)出的光偏黃,加入的量太少就會(huì)使得發(fā)出的光偏藍(lán)｡現(xiàn)選用相對(duì)應(yīng)波段的黃色熒光粉和硅膠,根據(jù)熒光粉的發(fā)光效率合理配制熒光膠,做出的白光其色坐標(biāo)是在x=0.333,y=0.333附近,但是封裝出的成品光斑是一片藍(lán),一片白,四周黃｡這是因?yàn)闊晒夥郾凰{(lán)光激發(fā)的不均勻,也就是說(shuō)熒光粉的細(xì)小顆粒沒(méi)有被藍(lán)色的光完全激發(fā)｡分析具體的原因可能是熒光粉的涂敷厚度和形狀未控制好,晶片各個(gè)發(fā)光面的熒光粉敷蓋厚度不均或熒光粉沉淀導(dǎo)致出射光色彩不一致,出現(xiàn)局部光偏藍(lán)或者偏黃｡
為了解決光斑不均勻問(wèn)題,根據(jù)兩層透鏡的光輻射圖樣,凸透鏡的角度與外封膠形成的透鏡角度是相近的,于是我們選取熒光粉在支架面上形成的凸透鏡,即熒光膠點(diǎn)凸杯,這樣光斑有一定的改善,但效果仍然不是很理想｡
于是引入了擴(kuò)散劑用以增強(qiáng)藍(lán)光激發(fā)熒光粉的效率,增強(qiáng)熒光粉的發(fā)光效率｡通過(guò)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散劑的確對(duì)光斑有了改善,使得發(fā)出的光斑均勻一致,但是對(duì)LED進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)其亮度不能達(dá)到預(yù)期的效果｡
1.1.2光通量提高問(wèn)題
在烘烤的過(guò)程中,不同溫度和時(shí)間對(duì)熒光膠的沉淀有不同的影響,使得熒光粉溶液的濃度分布均勻度有偏差,最后造成白光LED的色溫分布不均,使得白光LED的亮度和光斑都不能達(dá)到預(yù)期效果｡那如何改善熒光粉的沉淀,這是新一步研究的問(wèn)題｡從三個(gè)方面去改善:
(1) 通過(guò)生產(chǎn)工藝改善｡即生產(chǎn)過(guò)程中,在很短時(shí)間里將熒光膠均勻攪拌并脫泡,加快點(diǎn)熒光粉的速度,點(diǎn)好熒光粉的半成品很快進(jìn)入烘烤,同時(shí)依據(jù)硅膠特性選定最合適的烘烤溫度和時(shí)間｡
(2) 加入一種新的物質(zhì),使得熒光粉在高溫下也能保持很好的均勻混合狀態(tài)｡于是導(dǎo)入了化工里面的一種可以同時(shí)吸附有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的表面活性劑,在溫度和濕度以及熒光粉溶液都相同的條件下,將其中一瓶加入表面活性劑,并做好標(biāo)號(hào),將兩瓶溶液都攪拌相同的時(shí)間至均勻｡將其分別排入晶片上,分時(shí)間間隔進(jìn)行色溫測(cè)試,通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們得到了如圖1所示色溫變化圖:
70min后加入表面活性劑的溶液比不加活性劑的溶液中熒光粉的沉淀率降低將近14%｡
(3)采用倒裝晶片,將熒光粉混合溶液直接涂抹在晶片上｡所用到的溶液膠體不再是硅膠,因?yàn)楣枘z的流動(dòng)性較強(qiáng),如果用傳統(tǒng)的硅膠來(lái)混合熒光粉,熒光粉溶液就會(huì)從晶片表面溢出,所以這里選擇可以自動(dòng)成型的UV膠,將UV膠與普通熒光粉按照一定的比例進(jìn)行均勻混合調(diào)配,將調(diào)配好的原料加入點(diǎn)膠機(jī)針筒對(duì)大功率發(fā)光二極管晶片進(jìn)行點(diǎn)膠涂布,將涂布完成的晶片用紫外燈照射進(jìn)行固化,完成固化工藝過(guò)程｡UV膠固化后對(duì)光線無(wú)遮擋,透光性極強(qiáng),紫外光固膠,固化速度快,產(chǎn)能高,同時(shí)流明值提高近10%｡
1.2 封膠膠體的研究
在LED使用過(guò)程中,電子和空穴復(fù)合產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的損失,主要包括三個(gè)方面:晶片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收;光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失;由于入射角大于全反射臨界角而引起的全反射損失｡
根據(jù)折射定律,光線從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí),當(dāng)入射角達(dá)到一定值,即大于等于臨界角時(shí),會(huì)發(fā)生全發(fā)射｡能射出的光只有入射角小于臨界角所圍成空間立體角內(nèi)的光,因此其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出,大部分易在內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收,易發(fā)生全反射導(dǎo)致過(guò)多光損失｡為了提高LED產(chǎn)品封裝的取光效率,必須提高外封膠的折射率,以提高產(chǎn)品的臨界角,從而提高產(chǎn)品的封裝發(fā)光效率｡同時(shí),封裝材料對(duì)光線的吸收要小｡為了提高出射光的比例,封裝的外形采取模塑(molding)半球形,這樣,減少了出射界面由于折射率差引起的反射損失,而且光線從封裝材料射向空氣時(shí),幾乎是垂直射到界面,因而不再產(chǎn)生全反射｡
對(duì)大功率白光LED 模塑進(jìn)行灌膠,選取透光率､折射率､耐熱性較好的雙組份有機(jī)硅膠,這種封膠材料不會(huì)因?yàn)闇囟鹊膭∽兯a(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使金線與引線框架斷開(kāi),并且全硅膠形成的"透鏡"不會(huì)黃變｡
1.3 大尺寸晶片封裝
目前,在大功率白光LED中,要在照明領(lǐng)域中普及,取代白熾燈,必須提高總的光通量或者說(shuō)可以利用的光通量｡光通量的增加可以通過(guò)提高集成度,加大電流密度､使用大尺寸晶片等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)｡雖然大型LED晶片可以獲得大光束,不過(guò)加大晶片面積會(huì)導(dǎo)致晶片內(nèi)發(fā)光層的電界不均等,發(fā)光部位受到局限､晶片內(nèi)部產(chǎn)生的光線放射到外部過(guò)程會(huì)嚴(yán)重衰減｡同廠商60mil和45mil晶片,其它封裝物料相同,初始光通量60mil晶片比45mil晶片高了5個(gè)流明,但1,000h老化衰減大了10%,其成品老化光通量衰減對(duì)比如圖2所示:
目前大尺寸晶片封裝的散熱,抗衰減等技術(shù)問(wèn)題仍有待進(jìn)一步研究｡
1.4 封裝可靠性測(cè)試與評(píng)估
LED器件的失效模式主要包括電失效,如短路或斷路､光失效,如高溫導(dǎo)致的灌封膠黃化､光學(xué)性能劣化等;機(jī)械失效,如引線斷裂,脫焊等｡而這些因素都與封裝結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)｡對(duì)于主要用于照明用途的大功率LED,其使用壽命一般指LED輸出光通量衰減為初始的70%的使用時(shí)間,壽命測(cè)試通常采取加速環(huán)境實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行可靠性測(cè)試與評(píng)估,對(duì)LED壽命的預(yù)測(cè)機(jī)理和方法的研究仍是有待研究的難題｡
2 結(jié)束語(yǔ)
環(huán)保議題日益突出,各國(guó)政府持續(xù)推動(dòng)節(jié)能政策,LED照明市場(chǎng)前景很是樂(lè)觀｡大功率白光LED封裝是一個(gè)涉及到光學(xué)､熱學(xué)､機(jī)械､電學(xué)､力學(xué)､材料､半導(dǎo)體等多學(xué)科的研究課題｡為了提升LED封裝技術(shù)的可靠性,須著重LED封裝技術(shù)的每一環(huán)節(jié),從某種角度而言,LED封裝不僅是一門(mén)制造技術(shù),而且也是一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)｡良好的封裝需要對(duì)熱學(xué)､光學(xué)､材料和工藝力學(xué)等物理本質(zhì)的理解和應(yīng)用｡在封裝過(guò)程中,雖然散熱基板,熒光粉,灌封膠等材料選擇很重要,但封裝結(jié)構(gòu),如熱學(xué)界面,光學(xué)界面及封裝方式對(duì)LED光效和可靠性影響也很大｡大功率白光LED封裝需要不斷的引入新材料,新工藝,新思路來(lái)提高其可靠性及在照明領(lǐng)域中的地位｡
雷曼光電愿與各界同仁一起致力于大功率LED的研發(fā),為L(zhǎng)ED光電事業(yè)做出貢獻(xiàn)｡
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關(guān)鍵詞：工藝；自控儀表；電氣；安裝
分類號(hào)：TU758.7
計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展提升了各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益，而在集成化、智能化、數(shù)字化等方面自控儀表工藝取得前所未有的發(fā)展。自控儀表安裝施工程序如下：對(duì)施工圖與技術(shù)資料進(jìn)行了解、給予土建預(yù)留預(yù)埋作業(yè)配合、調(diào)校儀表單體、鋪設(shè)電纜管路、安裝電纜橋架、安裝控制箱盤(pán)、鋪設(shè)線纜、鋪設(shè)導(dǎo)壓管、安裝自控儀表等。
一 、自控儀表安裝工藝
1. 調(diào)校儀表單體
儀表到貨后，應(yīng)核對(duì)、檢查設(shè)備與裝箱清單上數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)是否相符。安裝儀表前，根據(jù)說(shuō)明書(shū)要求，合格校驗(yàn)單體后進(jìn)行儀表安裝。以出廠使用說(shuō)明書(shū)為依據(jù)開(kāi)展校驗(yàn)試驗(yàn)，選用標(biāo)準(zhǔn)儀器的量程、精確度，試驗(yàn)所用電源、氣標(biāo)準(zhǔn)，連接線路、管路的原理等均需達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)工作人員應(yīng)對(duì)試驗(yàn)方法、試驗(yàn)項(xiàng)目等內(nèi)容明確。調(diào)校試驗(yàn)的情況應(yīng)真實(shí)反映在調(diào)校試驗(yàn)記錄中，調(diào)試儀表后，應(yīng)出具試驗(yàn)報(bào)告。按照設(shè)備本體與工藝系統(tǒng)圖，將調(diào)校合格的儀表清楚標(biāo)志、完好封裝，以備安裝。
2.鋪設(shè)電纜管路
電氣保護(hù)管的管口應(yīng)無(wú)銳邊、光滑，內(nèi)部應(yīng)無(wú)毛刺、清潔，外部應(yīng)無(wú)裂紋及變形。鋪設(shè)路徑應(yīng)按照控制點(diǎn)或測(cè)量點(diǎn)至控制盤(pán)間的電氣電纜、管道、設(shè)備的分布情況合理進(jìn)行選擇。應(yīng)按照電纜的安裝位置、型號(hào)、規(guī)格等來(lái)確定保護(hù)管的支架位置、鋪設(shè)位置、材質(zhì)以及管徑。保護(hù)管彎曲位置不應(yīng)有裂縫或凹坑，其彎曲半徑應(yīng)超過(guò)管外徑的六倍，彎曲角度應(yīng)小于90度。
3.安裝電纜橋架
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按照各系統(tǒng)儀表設(shè)計(jì)更改圖或施工圖，應(yīng)預(yù)先規(guī)劃電纜橋架路徑，以防止管道、工藝設(shè)備等發(fā)生沖突。測(cè)量路徑，按施工設(shè)計(jì)安裝高度以及美觀整齊、橫平豎直、固定牢固等原則制作并安裝吊架、托臂、支架。電纜橋架的組對(duì)應(yīng)按分段的原則，平直連接，分段吊裝定位，橋架之間應(yīng)由跨接保護(hù)接地，同時(shí)連接接地網(wǎng)。
4.安裝導(dǎo)壓管
選擇管子及附件材料時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符，為便于檢查及清理管線，附件及管子的連接應(yīng)方便拆裝。應(yīng)以1：10至1：15的比例確保儀表管路坡度。并確保傾斜處氣體凝結(jié)水的排出。安裝管子時(shí)，還需對(duì)管道沉降物、冷凝水的排放進(jìn)行考慮。為避免測(cè)量精度受管內(nèi)液體溫度變化的影響，其它高溫管路應(yīng)與測(cè)量液位管路保持一定距離。測(cè)量液位管路。應(yīng)將排氣閥安設(shè)于液體管路中；將集水器或排水閥安裝于管路最低處，以便含濕氣體的排出。全面檢查安裝完成的導(dǎo)壓管系統(tǒng)，如：可拆連接的嚴(yán)密性、管道及支架的可靠性與安全性、設(shè)置排放口的正確性等等。安裝完畢后，可開(kāi)展管道系統(tǒng)試壓，此時(shí)應(yīng)將靠近壓力變送器的閥門(mén)關(guān)閉。試壓完畢后，拆開(kāi)儀表管路2端閥門(mén)接頭，儀表管路內(nèi)部的吹掃采用壓縮空氣，同時(shí)對(duì)儀表管的連接進(jìn)行確認(rèn)與檢查。
5.安裝自控儀表
（1）安裝壓力表
以盤(pán)上安裝為例進(jìn)行介紹，在表孔內(nèi)緩慢裝入壓力表，找正后固定，在接頭中放入墊圈，擰緊接頭，注意壓力表與導(dǎo)壓管的連接。
（2）安裝變送器
用SC50鍍鋅鋼管制作差壓變送器與壓力變送器的支架，并將鋼管固定于就近位置，之后再鋼管上安裝差壓變送器與壓力變送器。為便于維護(hù)時(shí)將外殼揭開(kāi)、或調(diào)零，變送器頂部與調(diào)零側(cè)須留有一定距離。須將三閥組接于差壓變送器前面，而二次閥門(mén)須接在壓力變送器前面。變送器上絲扣螺紋須匹配于與變送器相連接的螺紋。在安裝差壓變送器時(shí)，應(yīng)先對(duì)安裝位置進(jìn)行查找，之后將變送器的支架固定在該位置上，于支架上固定變送器。將毛細(xì)管放開(kāi)，對(duì)好法蘭，先將2根螺栓穿上，再將另外的螺栓穿好、擰緊。為使變送器在具有粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境中得到保護(hù)，還必須試壓、沖洗、吹掃取壓管，之后連接差壓變送器與壓力變送器。變送器的安。
（3）安裝流量?jī)x
在無(wú)交直流電場(chǎng)干擾或強(qiáng)烈振動(dòng)的地方，按照說(shuō)明書(shū)要求控制前后4段的長(zhǎng)度。施工工藝管道時(shí)，應(yīng)將變送器發(fā)盤(pán)置于安裝處，找正、找平后將法蘭盤(pán)點(diǎn)焊住，待冷卻，將變送器安裝好。值得注意的是，安裝在立管上時(shí)，為使被測(cè)介質(zhì)流進(jìn)變送器，應(yīng)遵循垂直的原則。水平安裝電磁流量變送器時(shí)，應(yīng)墊穩(wěn)變送器，使2電極處于同一水平面。如果工藝管道與變送器電接觸不良，連接須采用金屬導(dǎo)線。安裝變送器時(shí)，應(yīng)將無(wú)襯里的金屬管道接于有絕緣襯里的工藝管道之間。為確保法蘭與接地環(huán)良好接觸，被測(cè)介質(zhì)與環(huán)內(nèi)邊緣發(fā)生接觸，變送器內(nèi)徑應(yīng)較接地環(huán)內(nèi)徑略大。變送器流向應(yīng)一致于被測(cè)介質(zhì)流向。當(dāng)管道試壓吹掃結(jié)束后，可先行拆下變送器，清洗后再裝上。
（4）安裝轉(zhuǎn)子流量
按照垂直安裝原則安裝轉(zhuǎn)子流量計(jì)，且用支架固定轉(zhuǎn)子流量計(jì)前后管段。如果玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)具有腐蝕性或溫度超過(guò)70攝氏度的情況下，應(yīng)考慮加裝防護(hù)罩。
（5）安裝分析儀表與盤(pán)上儀表
分析儀表的安裝必須滿足避免服飾氣體、劇烈的溫度變化、防止高溫、無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、無(wú)振動(dòng)、易于維護(hù)操作、干燥、可靠安全、光線充足等安裝條件。單獨(dú)安裝預(yù)處理裝置的同時(shí)，應(yīng)盡量縮短取樣管線，并盡可能與傳送器貼近。安裝盤(pán)上儀表時(shí)，應(yīng)注意其邊緣光滑度，抽出、推進(jìn)儀表時(shí)避免過(guò)于松或過(guò)于緊。儀表安裝在盤(pán)內(nèi)框架上應(yīng)方便維護(hù)和接線，并且接地良好。須清楚、正確盤(pán)上儀表的銘牌、標(biāo)志牌等。
二、處置施工中常見(jiàn)問(wèn)題
常見(jiàn)問(wèn)題與處置方法如下：①未正確顯示差壓、壓力，這是由于變送器選型與安裝位置出現(xiàn)差錯(cuò)。處置方法：當(dāng)變送器取壓點(diǎn)較變送器安裝位置低時(shí)，進(jìn)行正遷移；變送器安裝位置低于變送器取壓點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行負(fù)遷移。②測(cè)壓、測(cè)溫不標(biāo)準(zhǔn)，這是由于施工未嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求和規(guī)范進(jìn)行，插入的溫度計(jì)過(guò)淺、或者過(guò)于深所致。處置方法：在安裝測(cè)壓、測(cè)溫部件之前，測(cè)壓位置應(yīng)嚴(yán)格按照儀表規(guī)范來(lái)確定，以管道的50%為基準(zhǔn)判定溫度計(jì)插入深度，建議測(cè)壓位置遠(yuǎn)離三通、彎頭、以及閥門(mén)處。③測(cè)定流量缺乏穩(wěn)定性，在連接差壓變送器與取壓管時(shí)，噴嘴或孔板方向上反，正負(fù)錯(cuò)位所致。處置方法：在連接差壓送變器與取壓管時(shí)，應(yīng)對(duì)其正負(fù)進(jìn)行核對(duì)、確認(rèn)后在進(jìn)行操作。在安裝噴嘴或孔板時(shí)，必須在對(duì)噴嘴或孔板安裝方向與關(guān)內(nèi)流向進(jìn)行確定后進(jìn)行操作。④二次儀表未顯示，連接端子與線頭時(shí)，端子被絕緣層壓住，造成閉合回路不通。處置方法：在結(jié)束線纜施工后，絕緣測(cè)試線纜，并校對(duì)標(biāo)號(hào)線纜，端子中插入線纜頭時(shí)應(yīng)防止端子被絕緣層壓住，且插入深度適宜。⑤管內(nèi)堵塞，施工前未清理干凈取壓管內(nèi)部。處置方法：進(jìn)行施工前，應(yīng)預(yù)先用空壓機(jī)吹掃取壓管，待清理干凈后，再進(jìn)行安裝。⑥氣動(dòng)、電動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥閉、開(kāi)不到位，出現(xiàn)閉、開(kāi)超過(guò)極限，或者管內(nèi)滲漏，頂壞閥體、閥桿或者閥芯。處置方法：對(duì)行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行合理的調(diào)整。
三、結(jié)束語(yǔ)
自控儀表工藝及施工中逐漸運(yùn)用了集成化、智能化、數(shù)字化技術(shù)，本文對(duì)自控儀表的安裝工藝與施工種常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并針對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行處理。特別在安裝自控儀表一節(jié)中，詳細(xì)地介紹了壓力表、變送器、流量?jī)x、電子流量、分析儀表與盤(pán)上儀表等步驟，最后提出針對(duì)性措施。
參考文獻(xiàn)
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本文以微電子專業(yè)人才培養(yǎng)為例，針對(duì)我校微電子專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)，從微電子的需要來(lái)說(shuō)明其重要性，通過(guò)與企業(yè)聯(lián)合分析職業(yè)崗位的工作內(nèi)容、工作崗位、工作職業(yè)技能來(lái)合理開(kāi)設(shè)學(xué)校的相關(guān)課程，來(lái)培養(yǎng)專業(yè)性技術(shù)人才的學(xué)生[1]。
現(xiàn)狀與背景分析
國(guó)家的需求。微電子技術(shù)都是高科技、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高利潤(rùn)的行業(yè)，而且是一個(gè)國(guó)家、地區(qū)科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的反映，美國(guó)就是以集成電路設(shè)計(jì)、制造為核心的地區(qū)，讓美國(guó)擁有了世界上一流的計(jì)算機(jī)和IT核心技術(shù)，為此，中國(guó)于1998年下發(fā)了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》的18號(hào)文件，大力支持、鼓勵(lì)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
企業(yè)的需求。從2005年8月的西永微電子園的建立，北大方正FPC等十大項(xiàng)目的建設(shè)，200億資金的投入。到2015年4月8號(hào)，東方重慶8.5代新型半導(dǎo)體顯示器件及系統(tǒng)項(xiàng)目，在重慶兩江新區(qū)水土工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)舉行產(chǎn)品投產(chǎn)暨客戶交付活動(dòng)。該項(xiàng)目總投資328億，為重慶近年來(lái)最大投資項(xiàng)目。如此浩大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必將大量需求各階層微電子技術(shù)人才[2]。
高職學(xué)院自身的需求。近幾年，高職教育在改革和發(fā)展中取得許多可喜的成果。但是專業(yè)不對(duì)口，學(xué)生興趣缺乏，企業(yè)抱怨人才不足，應(yīng)屆畢業(yè)生的實(shí)踐技能不夠等相關(guān)問(wèn)題也成為我們教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。基于職業(yè)崗位來(lái)分析，才能真正讓學(xué)生畢業(yè)更快的適應(yīng)工作環(huán)境，解決專業(yè)不對(duì)口問(wèn)題。
高職學(xué)生的需求。高職學(xué)生都期望通過(guò)學(xué)校專業(yè)課程學(xué)習(xí)，找到一份合適的工作。學(xué)生也在思考如何將專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化成專業(yè)能力，如何消化書(shū)本內(nèi)容。學(xué)生期望能學(xué)習(xí)在以后的工作崗位更實(shí)用的課程內(nèi)容。因此基于職業(yè)崗位分析構(gòu)建微電子專業(yè)課程，能更好的教學(xué)，讓學(xué)生明確的學(xué)習(xí)提升自己的能力，同時(shí)幫助學(xué)生就業(yè)，解決專業(yè)不對(duì)口等問(wèn)題。
研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)、要解決的教學(xué)問(wèn)題
研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。通過(guò)往屆畢業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況分析對(duì)應(yīng)的崗位，找出專業(yè)不對(duì)口，或者就業(yè)工作不影響的主要問(wèn)題。通過(guò)修改課程教學(xué)模式，提高學(xué)生興趣，激發(fā)主觀能動(dòng)性。通過(guò)調(diào)研會(huì)邀請(qǐng)重慶44所，24所，西南集成設(shè)計(jì)有限公司等從事微電子行業(yè)的公司，分析高職學(xué)生通過(guò)學(xué)生什么課程能快速適應(yīng)崗位，達(dá)到合理構(gòu)建微電子課程來(lái)使高職學(xué)生具有對(duì)應(yīng)的崗位能力，從而有效地培養(yǎng)微電子人才[3]。
要解決的教學(xué)問(wèn)題。激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣，提升主觀能動(dòng)性；學(xué)生不僅掌握對(duì)應(yīng)崗位的理論知識(shí)，也要有熟練對(duì)應(yīng)崗位的實(shí)際動(dòng)手能力；調(diào)研企業(yè)崗位，分析微電子集成電路設(shè)計(jì)課程的建設(shè)；調(diào)研全國(guó)高職微電子課程開(kāi)設(shè)，合理調(diào)整集成電路設(shè)計(jì)課程。
采取的分析方法
文獻(xiàn)研究法：利用網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊等媒介，搜集與課堂教學(xué)模式相關(guān)的專著、論文等文獻(xiàn)資料，掌握課堂教學(xué)模式研究，掌握相關(guān)理論知識(shí)和國(guó)內(nèi)外對(duì)課堂教學(xué)模式研究現(xiàn)狀。
企業(yè)調(diào)研法：派成員組去江蘇，上海，成都等微電子發(fā)達(dá)區(qū)域了解微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)應(yīng)的崗位需求。在我校組織的微電子行業(yè)專家職業(yè)分析研討會(huì)，邀請(qǐng)重慶24所、44所、西南集成有限公司、鷹谷光電等行業(yè)專家從微電子高職學(xué)生崗位需要來(lái)分析，構(gòu)建微電子專業(yè)課程建設(shè)[4]。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法：用微課進(jìn)行微電子專業(yè)課程的建設(shè)，利用我校作為西南地區(qū)唯一的仿生產(chǎn)工藝線，以及封裝測(cè)試線，配套生動(dòng)形象來(lái)表達(dá)上課內(nèi)容?！靶Ｆ蠛献?，工學(xué)結(jié)合”，讓學(xué)生直接企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，驗(yàn)證微電子專業(yè)課程建設(shè)對(duì)應(yīng)崗位的合理性，優(yōu)化調(diào)整。通過(guò)微電子相關(guān)的職業(yè)技能大賽嵌入式比賽等等提升學(xué)生興趣，對(duì)應(yīng)的課程建設(shè)學(xué)習(xí)。
微電子專業(yè)課程建設(shè)
本校通過(guò)與微電子多個(gè)企業(yè)聯(lián)合分析，將微電子專業(yè)課程分成集成電路制造、集成電路設(shè)計(jì)、集成電路封裝、集成電路測(cè)試、半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備維護(hù)、半導(dǎo)體安全生產(chǎn)管理等相關(guān)方向，然后轉(zhuǎn)為為A、B、C三類課程，由最基礎(chǔ)的理論知識(shí)，如計(jì)算機(jī)使用，英語(yǔ)閱讀，電路分析，工具使用到專業(yè)性技能的操作和綜合職業(yè)技能的培養(yǎng)。
A類課程轉(zhuǎn)換分析表提供的職業(yè)需求信息為基礎(chǔ)，并依據(jù)課程的需要可補(bǔ)充相關(guān)理論知識(shí)信息，使課程具有理論知識(shí)的相對(duì)系統(tǒng)性和完整性。如分半導(dǎo)體器件物理，半導(dǎo)體集成電路，工程制圖，電子材料，SMT工藝等基礎(chǔ)課程。
B類課程的目的是培養(yǎng)基本技能?？梢酝ㄟ^(guò)集成電路版圖設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，集成電路生產(chǎn)工藝實(shí)訓(xùn)，集成電路封裝工藝實(shí)訓(xùn)，集成電路測(cè)試實(shí)訓(xùn)，自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)等課程培養(yǎng)學(xué)生的基本技能。
C類課程的目的是培養(yǎng)綜合職業(yè)能力，也稱為綜合職業(yè)能力課程。通過(guò)學(xué)習(xí)集成電路制造工藝，半導(dǎo)體工廠設(shè)計(jì)與管理，集成電路封裝工藝，半導(dǎo)體工藝設(shè)備，集成電路的可靠性等相關(guān)課程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，從工藝到測(cè)試，電路到自動(dòng)化的職業(yè)系統(tǒng)化培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：芯片封裝；引線鍵合；小波；焊點(diǎn)定位
中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.028
1引言
芯片封裝是在引線框架的外接管腳與芯片焊點(diǎn)之間建立可靠的連接，實(shí)現(xiàn)芯片的功能[1]。目前常用的芯片封裝技術(shù)包括三種方法：引線鍵合、載帶自動(dòng)焊和倒裝芯片技術(shù)[2]。在三種方法中由于引線鍵合技術(shù)具有成本低、精度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，因此，90%以上的芯片封裝都采用的是引線鍵合形式。引線鍵合焊點(diǎn)的視覺(jué)定位就是首先通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)獲取芯片和貼片基板的數(shù)字圖像，從中提取出芯片和基板的實(shí)際中心坐標(biāo)參數(shù)。計(jì)算出芯片和基板相對(duì)于預(yù)定義位置的坐標(biāo)偏差和角度偏差。通過(guò)定位偏差參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算芯片和引線框架焊點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)芯片引線鍵合焊接劈刀定位誤差的在線修正[3]。
芯片的封裝工藝中需要將芯片粘貼在引線框架的貼片基板上，貼片機(jī)吸取芯片后將其放在基板上，由于取片和放片時(shí)存在誤差，導(dǎo)致芯片在基板上存在位置偏差。這種誤差的出現(xiàn)，在引線鍵合時(shí)會(huì)導(dǎo)致鍵合劈刀無(wú)法準(zhǔn)確定位到芯片焊點(diǎn)的焊接位置。這種情況將導(dǎo)致金屬引線的焊球焊接不牢或者定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致芯片的可靠性下降甚至失效。為了提高芯片的引線鍵合精度，本文采用構(gòu)造多尺度小波變換的方法提取芯片和基座的邊緣信息，實(shí)時(shí)檢測(cè)芯片和貼片基板的邊緣；計(jì)算芯片和貼片基板邊緣的中心坐標(biāo)和偏轉(zhuǎn)角度；為焊點(diǎn)實(shí)時(shí)定位和焊接劈刀的實(shí)時(shí)調(diào)整定位提供參數(shù)。
2基于小波變換的邊緣提取
通過(guò)CCD數(shù)字相機(jī)采集到的芯片圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，采用基于小波分析的多尺度圖像分析的辦法提取芯片和引線框架的邊緣特征。通常圖像特征局部的不連續(xù)稱為“邊緣”。就灰度突變性而言，圖像的邊緣一般分為兩大類，一類是階躍狀邊緣，其特征是邊緣兩邊象素的灰度值有顯著的不同；另一類是屋頂狀邊緣，其特點(diǎn)是它位于灰度值由增加到減小的變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在階躍邊緣點(diǎn)，圖像灰度在它兩旁的變化規(guī)律是灰度變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)在該點(diǎn)達(dá)到極值，二階導(dǎo)數(shù)在該點(diǎn)近旁呈零交叉，即其左右分別為一正一負(fù)兩個(gè)峰；對(duì)于屋頂狀邊緣的邊緣點(diǎn)，其灰度變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)在該點(diǎn)近旁呈零交叉，二階導(dǎo)數(shù)在該點(diǎn)達(dá)到極值。
5芯片特征識(shí)別與測(cè)試
本文在MATLAB軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)芯片引線鍵合焊點(diǎn)的定位檢測(cè)程序。首先從數(shù)字相機(jī)讀取芯片圖片，在采集芯片照片時(shí)設(shè)置環(huán)境光源，使得芯片處于良好的光照環(huán)境下。調(diào)整數(shù)字相機(jī)的鏡頭取景范圍，使芯片及其貼片基座盡量處于最大的取景范圍，使芯片圖像有較大的分辨率。采集到數(shù)字圖像后，根據(jù)數(shù)字相機(jī)的畸變校正矩陣[9]修正數(shù)字圖像誤差；然后通過(guò)圖像預(yù)處理技術(shù)[10]初步消除圖像中的干擾信息；其次采用圖像灰度處理[11]將其轉(zhuǎn)化為灰度圖像；再采用數(shù)字形態(tài)學(xué)技術(shù)消除芯片圖像上的微小孔隙，消除邊緣檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的亢余信息，完成數(shù)字圖像預(yù)處理過(guò)程。
將預(yù)處理過(guò)的圖像進(jìn)行多分辨率分析，由邊緣檢測(cè)算法得到的邊緣信息保存到鏈表結(jié)構(gòu)中，鏈表的每一行就保存一條邊緣。首先，在鏈表中查找被斷開(kāi)的邊緣，并將斷開(kāi)的邊緣重新連接起來(lái)，形成完成的邊緣。其次，將拼接起來(lái)的邊緣進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)不變性處理，使得圖像特征中的芯片和基板的邊緣特征轉(zhuǎn)化為具有不變性的封閉曲線。第三，在實(shí)時(shí)提取到的芯片和基板邊緣曲線進(jìn)行不變性處理并提取其小波特征后，將模板的小波特征與實(shí)時(shí)圖像中的邊緣特征參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而在采集到的圖像中識(shí)別出芯片和貼片基板的邊緣。最后通過(guò)計(jì)算邊緣曲線的矩特征參數(shù)，計(jì)算出芯片和基板對(duì)應(yīng)的偏移參數(shù)。
以任意兩幅圖片為例，芯片和貼片基板中心坐標(biāo)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)以芯片和基板周邊一定范圍為拍攝區(qū)域，如圖1和圖2所示。如前所述，芯片在粘貼在引線框架的貼片基板上時(shí)存在貼片誤差，在這兩個(gè)隨機(jī)選擇的芯片貼片圖像中芯片相對(duì)于基板的位置并不固定。這種誤差將導(dǎo)致在引線鍵合時(shí)，焊接劈刀無(wú)法與芯片和引線框架的焊點(diǎn)精確對(duì)準(zhǔn)，這種誤差將導(dǎo)致芯片可靠性降低甚至殘片。計(jì)算出芯片和貼片基板的位置偏移量之后，可以根據(jù)偏移量計(jì)算出芯片和引線框架上的焊點(diǎn)位置[12]。此時(shí)計(jì)算出的焊點(diǎn)坐標(biāo)是采用像素為單位的坐標(biāo)參數(shù)，通過(guò)對(duì)數(shù)字相機(jī)的標(biāo)定，可以計(jì)算出焊點(diǎn)的實(shí)際位置參數(shù)（單位：mm）。
6結(jié)論
芯片粘貼在引線框架后，為解決芯片和基座幾何中心坐標(biāo)與設(shè)備坐標(biāo)系中理論坐標(biāo)偏差和軸向偏角實(shí)時(shí)測(cè)量，以及實(shí)時(shí)修正芯片的鍵合焊點(diǎn)的位置提高引線鍵合質(zhì)量的問(wèn)題，文中提出采用基于緊支集雙正交小波的方法實(shí)現(xiàn)邊緣提取和邊緣特征識(shí)別。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，該算法能快速、準(zhǔn)確的將芯片邊緣和貼片基板的邊緣從圖像中識(shí)別出來(lái)；并根據(jù)兩者的中心位置偏差計(jì)算出焊點(diǎn)的實(shí)際位置，修正參數(shù)反饋給鍵合頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種算法能夠提高引線鍵合工藝中的焊接質(zhì)量，簡(jiǎn)化了特征提取的步驟，縮短了算法的復(fù)雜度，提高了算法的精確度。
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