电脑cpu主板采用的是bg电子烧结模式

1、电脑cpu主板采用的是bg电子烧结模式电子封装形式有很多种，并且大多数引进了现在的高科技电子产品中，比如我们平常最亲密的电脑，他们是什么样的封装形式呢？并且有什么技术特点呢？这将是这篇文章所阐述的一个重点。从前电脑cpu大多数主板采用网格阵列电子烧结出的电子封装模式。特点是操作便捷，可靠性高，使用寿命长。现在随着电子产品行业水平的日新月异，在3,4年前，电脑cpu主板开始采用bg封装模式，这种封装模式的应用推进了电子业的发展。其特点是引脚大量增加，不必再主板上打孔，主板表面有相应的引脚焊点。这种方法锡焊上去的如果不用专用工具是很难给去下来的，所以稳定性比较强。在电子封装技术不断发展的前提下，各

2、种集成电路也在不断的发展，最终是促进了电子行业的前进。 功率电子封装技术及确定其热阻的实现方法研究摘要：随着用户对功率电子散热效果要求的提高，早先在功率封装上附加散热片的方法实现起来很困难。本文在介绍了功率电子器件的工艺技术后，详细地讨论了封装技术对功率电子的重大影响，并以热增强型封装、热插片封装为例，描述了功率封装的动、静态特性，并给出了计算热阻的处理步骤和测量电路，具有一定的参考价值。关键词：功率工艺 功率封装 散热片 热阻Power Package and Realistic Method of Thermal Resistance CalculationAbstract：As user

3、s have higher demands to the result of heat sink of the power component，setting heat sinker on the power package is not easy to realize any more. The technics of power component is introduced. Then the great influence of package on power component is illustrated. This paper takes the thermal enhance

4、ment-type package and thermal tab package for examples to describe their static and dynamic characteristics. At last the measure steps and circuit of thermal resistance design are presented and have certain referential value. Keyword: power technics power package heat sink thermal resistance 1 引言 功率

5、半导体在工业、汽车、消费电子等领域的应用越来越广泛，主要用于执行机构和供电元。随着功率电子工艺技术的改进和用户对其散热效果要求的提高，早先在功率封装上附加散热片的方法实现起来很困难，而且PCB的布局对散热效果有很大影响，为减小PCB布局难度，要采用新的方法确定功率封装的热阻。2 功率电子的工艺技术功率半导体产品的集成水平（复杂性）决定其产品性能。每个独立的产品组都可以采用专用技术来优化实现。1.1  基本工艺: (1)CMOS工艺：CMOS(互补MOS)只包含P沟道和N沟道，不包括任何双极型和其他器件。这里的晶体管是通过P阱和N阱和一个多晶硅栅构造而成。用多晶硅层构成电阻，使用多晶硅

6、和掺杂的衬底作为电容平板，栅极氧化物作为电介质，CMOS工艺对于构造逻辑功能是最优的。从根本上说，这一工艺可以制造一系列低压器件(5V，3V，1.8V)，实现在极小元件里的高集成密度。(2)双极型工艺：双极型工艺使用NPN型和PNP型双极型晶体管作为有源元件。双极型工艺并不需要多晶硅栅。这种工艺步骤很少，性价比高。集成密度取决于工艺的电压等级。通过改变晶体管的尺寸可得到各种不同的电压等级。(3)DMOS工艺：DMOS(双扩散MOS)晶体管是针对大电流、高电压而优化设计的。为了提高击穿电压而将这类元件设计成长沟道结构。将几个单元并联来实现大电流(低的导通电阻)和高能量密度。DMOS工艺比逻辑工艺

7、具有更厚的栅极氧化层，这样可以制造出更坚固的器件。如果这些基本的工艺以逻辑方式组合起来，可以得到下列不同的组合工艺，根据它们的专有特性可以适用于特定的应用领域。(4)BC工艺：BC工艺在一种工艺内包含有双极型和CMOS元件。这种组合可实现多种模拟功能，如高精度参考电压电路。(5)CD工艺：CD工艺集CMOS和DMOS元件于一身。这样可将一个大电流、大功率和逻辑功能结合在一个集成电路上。(6)BCD工艺：BCD工艺将双极型、CMOS和DMOS元件联合在一起，可以制造出具有不同电压等级的元件。CMOS允许高逻辑密度，从而集成微控制器。双极型和CMOS的组合可以实现高精度参考电压电路。DMOS晶体管

8、使开关高电流和高电压(至20A和80V)成为可能。在一些情况下要用到不止一个栅极氧化物层，以实现低电压逻辑电路(如亚微细逻辑)的高集成密度，可能需要多个多晶硅阻性层。凭借先进的BCD技术，可能实现超过25个感光层(掩膜)。但是这会导致比CMOS之类工艺更高的成本。1.2 功率MOSFET 功率金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)在很多情况下用作开关而很少用到它们的模拟功能。作为开关使用时有下面几种不同的工作状态： (1)晶体管关断 在尽可能高的电压下流过尽可能小的电流。相关的参数是击穿电压和漏电流。 (2)晶体管开通 在这种状态下，为了使电流等级尽可能高，导通电阻应尽可能小。相关参数是漏源间

9、导通电阻和最大电流。 (3)晶体管开通或关断的过程 开关时间应尽可能短，以使移动的电荷数量尽可能小。相关参数是开关时间、跨导和栅极电荷容量。 目前的工艺技术是为高于+200的温度而设计的。工作温度高有利于节省硅片面积和应用中的散热成本。因此，开发趋势是要提高结温，延长寿命并提高有源、无源的周期稳固性。另外必须提及的重要稳固性参数是射频发射干扰的阻抗(EMI)和静电防护(ESD)。1.3 智能型场效应晶体管(FET) 如果通过附加的P阱和N阱来增强功率MOS管技术，就可以在单片中集成额外的功能。MOS晶体管就成为“智能型”的晶体管。比如可以集成保护和监控功能。由此产生的元器件中没有双极型结构，所

10、以称之为CD技术。其特征尺寸（也就是封装密度）与栅极氧化层的厚度和额外的工艺步骤有关。特征尺寸越小的工艺越难制造，造价也越高。在应用中可以构造出低边（LS）和高边（HS）开关，实现H桥式电路，连接像直流电动机之类的负载，提供双极性电压。1.4 智能功率集成电路 采用CD技术，芯片没有模拟功能，而且特征尺寸也不是特别大。这个缺陷可由智能功率技术（SPT）来弥补，从而形成具有功率输出级的集成电路，即功率IC（PIC），制造自由连接式功率晶体管。在应用中除了上面提到的低边和高边开关外，还可以实现重要的半桥电路。它由两个快速关断的串连MOS晶体管组成。另外，也可以实现可供电的CAN收发器之类的各种模拟

11、与数字相结合的路。2 功率电子的封装技术 对于功率半导体而言封装技术有着特殊的重要性。一方面是因为当器件发生故障时，会主动产生功率损耗和高的动态性能。因此，通常情况下MOS晶体管的功率损耗约l2瓦，而发生短路时功率损耗会以高过三个数量级的数值而上升。在这种情况下芯片、焊料、内嵌散热片都会由于热量的增加而处于极限工作状态。第二个原因是连接的导线要流过大电流，或者要承受大电压。例如，如果一根常规使用的截面积为0.75mm2的电缆的电流密度与芯片内的焊线相同，那么该电缆就需要传输1000A的电流。这意味着，材料在物理上已经达到了极限。由于MOS技术的进步，已经有可能制造出阻抗极低的器件。因此，封装本

12、身内阻(焊线、芯片和内嵌散热片的连接以及内嵌散热片本身)的功率损耗将占更大的比重。功率半导体有两类封装。第一种是在芯片载体引线架上有着散热的表面，表面可以直接焊接。这种封装在芯片和散热面之间有很小的热阻，称为Rthj-c (接到外壳的热阻)。第二种是“热增强型引线架”，从芯片载体连接金属引线到封装的引脚。因为模塑料掩盖了这些细节，所以从外观上无法与标准器件相区分，和P-T0263-15为例描述了这两种不同的封装。和P-T0263-15为例描述了这两种不同的封装和内嵌散热片封装的区别。随看频率的不断提高，散热面的尺寸成了主要问题，尤其是在使用表贴器件（SMD）时更是如此。芯片技术的改进使得从通孔

13、的封装变到低成本的SMD应用已成为一种趋势。由于印刷电路板(PCB)本身可以作为散热面，因此许多情况下，可以用“硅半导体代替散热片”。在把PCB作为散热面计算时，必须考虑许多因素。早先的做法是在功率封装上附加一个固体散热片，这样在确定热阻时只须考虑散热的几何尺寸，比较容易实现。但对于SMD来说，确定尺寸就变得很困难，因为必须要分析热量扩散的途径：芯片(连接点)引线架封装接触面(容器或引脚)焊孔PCB材料PCB体积周围环境。图2描述了SMD器件散热的几种可能方式。由于在这种情况下PCB的布局对散热效果有很大的影响，因此必须采用新的方法。本文以各种封装的典型代表(热增强型封装、热插片封装)为例来说

14、明这种方法的步骤（本文所提及的芯片均为Infineon公司的功率电子产品）。 2.1 功率封装的静态特性 功率集成电路(PIC)由一个芯片构成，该芯片用金属焊料或粘合剂安装于芯片载体上。电路板由电的良导体构成，例如铜，而且厚度可为几毫米。图3描述了相关的静态等效电路。 功率损耗Pv出现在芯片表面附近，视作一个电流源。热阻视作一个欧姆电阻。从原理上说等效电路是由一系列局部热阻串联而成。首先近似认为，并联电路上的模塑料的热阻(虚线所示)可以忽略不计。环境温度表示为电压源。以此类推，热流PvQ/t可以借助热等效形式的欧姆定理计算出来： VI·R对应于Tj- TaPv·Rthj-a

15、 (IPv， RRth ， VT) 从上式我们可以得到：Pv-Ta/Rthj-a+Tj/ Rthj-a， 这是一条以斜率为-1/ Rthj-a的下降直线，零点在Tj 。 给出了对应于标准应用电路板（PCB散热面积为400mm2）上的P-DSO-14-4(热增强型功率封装)的函数。功率损耗是环境温度Ta的函数。从上面的函数可以直接推导出任何环境温度下的允许功率损耗。例如，Ta85时允许功率损耗总计Pv(Tj-Tmax)/ Rthj-a65K/(92K/W)0 而在热插片封装中，功率损耗是封装温度Tc的函数，这是因为制造者并不知道具体热电阻。如前所示，这个函数仍然是一条下降的直线，在这种

16、情况下，斜率为-l/ Rthj-a，零点在Tj。以P-T0252-3-1（热插片型功率封装）为例，图5描述了这一函数。从图中可见Pvmax=30 W且温度较低是也保持在30W。这是由于芯片内的限流器的作用而限制功率损耗的增加。因此在较低温度下，功率损耗值为一常数。2.2 功率封装的动态特性 如果考虑动态现象(脉冲功率模式)的情况，则PIC的热学行为会随之发生化。这种行为同样可以用一个热电容Cth来代替，它与材料体积V(cm3)，密度(gcm3)，以及具体热量的比例因子C(Ws/(g×k)成正比： Cthc··Vm·c。为了根据T计算热量，必须用电容C中的

17、热量计算公式：T·CthP·tQ ，即TP·t/ Cth ，功率损耗P代表单位时间传递的热量。把热容考虑进去后，P-T0263-7-3功率封装的等效电路如图6所示。由材料和体积所计算出的热容与热阻并联。为了计算相应的热电阻及Rth ，需要知道厚度d、横截面积A以及热导率L(W/(m·k)，计算公式如下：Rthd/(L·A) K/W。要计算热容Cth ，需要知道体积Vd·A ,密度(gcm3)和比热c(Ws/(g· k)，于是有：Cthm·c K/W。  2.3 动态热过程与电系统类似，认为芯片的热响应是由

18、脉冲电流源作为激励，引起的RC电路电压上升： V(t)R·I·(1-et/R·C) 温度上升为： T(t)Rth·P·(1-et/(Rth·Cth)（2）在Ta25时给器件注人确定的功率损耗 如果开关S1关闭，输出电压VQ5V，输出电流为5/35 A，电压调节器芯片的功率损耗Pv(V1-VQ)·IQ ，总计为1 W 。 在Ta25时测量VF25600 mV 。（3）改变Ta(例如85)S1仍然关闭，因此：Pv1 W 。测量得VF85400 mV 。 （4）在Ta85，PvlW, VF400 mV条件下确定Tj由标定曲线可以确

19、定：Tj125 。（5）计算Rthj-a实际应用中准确的热电阻值Rthj-a(Tj-Ta)/Pv ，气流等参数是可以改变的，这不会降低测量的精确度。例如Rthj-a(125K-85K)/1W40K/W 。3        结论随着功率电子器件的广泛应用，尤其在汽车领域中，电机驱动的使用已经急剧上升。10A以下的电流可由单片集成的全桥芯片来提供，10A以上100A以下的大电流，还需外加低边开关。功率封装散热的效果、如何确定热阻值来设计或选择散热器成了新问题，本文举例说明了一种方法，以供参考,但需要进行热学测量。此外，我们还可以

20、采用有限元法进行分析，这样可以减少热学测量，把封装的几何尺寸和相应芯片的几何尺寸输入到仿真程序中来确定计算热阻时所需的数据。参考文献：1 陶文铨.计算传热学的近现代进展M北京：科学出版社，20002 林渭勋.现代电力电子电路M杭州：浙江大学出版社20023 李炳乾,布良基,范广涵功率型LED热阻测量的新方法J半导体光电2003(1)：22-244 王赋攀,杨 鹏MOSFET功率开关器件的散热计算J通信电源技术.2005(1):31-33.5Seri Lee，Optimum Design and Selection of Heat SinkJ，1995，IEEE Tram Oil Compone

21、nts，Packing，and，Manufacturing Technology，Part A，1995，8(4)：8128166Rob Blattner，Wharton McDanielThermal Management in On-Board DC-to-DC Power ConversionR.USA:Trpes.Co.,Ltd.,1998.在电子产品行业中电子封装工艺技术的重要性电子产品行业成长最快的三大版块，囊括“测试与测量”、“电子部件 ”和“电子封装工艺”.近十年来，无限元仿真已被推行到微电子封装（含板级与微系统拼装）方案与靠得住性分析的范围。无限元仿真岂但能够正在多种规范作机

22、器应力及形变分析，还能够作热传分析，甚至是热传与工具啮合分析.电子封装产品的检测也非常主要，要有罕用元机件的检测要领和经历。电子烧结工艺正常材料有非金属，金属烧结，玻璃烧结陶瓷，玻璃等，是由重型电子烧结炉烧结的产品，其比热，材料的用量，温度，气体的供给都密没有可分，假如内中哪个环节出现了问题，那烧结出的产品将会抛弃。所以电子封装这个行业必须要掌握着一定的技能手段，同时电子封装事业的利润也是硕大的，成本不到几块的产品将会卖几十甚至几百等。这个新起的事业将会给电子事业带来巨大的发展。 电子封装，电子烧结技术在电子产品中的历史演变电子封装界广泛展望21百年的头十年将迎来微电子封装技能的第四个前进阶段

23、3D 叠层封装时期-其专人性的货物将是零碎级封装，它正在封装观点上发作了反动 性的变迁，从本来的封装部件概念演化成封装零碎它是将多个芯片和能够的无源部件集成正在同一封装内， 构成存正在零碎性能的模块，因此能够完成较高的功能密度、更高的集成度、更 小的利润和更大的灵敏性。随着信息时期的到来，电子轻工业失去了快速前进，电脑、挪动电话等货物的疾 速提高，使得电子财物变化最有目共睹和最具前进后劲的财物之一，电子产物的 前进也牵动了与之亲密有关的电子封装业的前进，其主要性越来越一般。电子封装已从晚期的为芯片需要机器支持、掩护和电热联接性能，逐步融人到芯片打造 技能和零碎集成技能之中。电子产品行业的前进离

24、不了电子封装的前进，20百年最 初二十年，随着微电子、光电子轻工业的剧变，为封装技能的前进创举了许多时 机和应战，各族保守的封装技能一直出现，电子烧结技术曾经变化20年前进 最快、使用最广的技能之一。 电子产品在电子加工过程的生产流通手段电子加工是正在流通中对生产的辅佐性加工，从那种意思来讲它是生产的持续，实践是消电子产品工艺正在前进畛域的持续,要有工人高明的技能，还要有准确的加工电子封装工艺流程。准确的工艺规定有益于保障电子烧结工艺货物品质，带领车价的生产任务，便于方案和机构消费，充散发挥设施的应用率,同业中，我公司产品质良最稳物以求到达最高的工艺水平面,公司配系最全（电子烧结炉等）,效劳最

25、周到，公司内装备有存户歇宿地等,咱们说微电子技能与电子封装工艺息息有关。除非以特色分寸为专人的加工工艺技能之外，再有设计技术，掌握各种配比温度以及有关的化学比率来配合，该署技能的前进必将使微电子封装工艺接续高速增加. 社会再发展，电子产业再发展，那电子封装行业呢？随着微电子机械系统器件和微电子集成电路的不断发展，电子封装起到了很多的作用，满足化学和大气环境的要求。为此人们密切关注并积极投身于电子封装的研究，以满足这一重要领域不断发展的要求。随着我国四大支柱产业之微电子产业的飞速发展，电子封装，电子烧结工艺在此领域中的应用必将会有大幅度的增长。电子烧结出的微电子产品要达到介电性能好、粘接性能好、耐腐蚀性能好，尺寸稳定性好，工艺性好，在各种环境的适应能力强，综合性能佳的要求。近年，随电子产业迅猛发展，我国已拥有一支优秀的电子产品开发队伍蚌埠钟钲电子厂，规模壮大，产品商品化程度高，已形成了无论技术还是素质都是终合性最强的队伍。 电子封装，电子烧结工艺将迎来电