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第1章 绪论 1.1电子制造与电子封装 1.1.1 电子产品制造 如今，我们每天工作、生活无法离开的各种电子产品，比如手机、计算机、电视机、打印机等，都是电子产品的典型代表。另外大量的电子产品以部件或零件的形式用于各种家用电器、办公自动化设备、医疗设备、通讯设备、工业生产设备，以及各种交通工具中。 电子产品一般由各式各样的电子元器件、集成电路（也就是芯片）、组装基板、电源、保护壳体等组成。电子产品制造的基础是各种电子材料，由基础的电子材料做成元器件，再组装成各种基础部件，由各种电子元器件或者部件组成人们需要的各种电子产品。 电子产品的式样、种类繁多，但是其制造过程基本相同。电子产品的物理实现过程可以归纳成如图1.1所示形式。由单晶硅制成半导体芯片（晶圆形式），晶圆经过测试、封装后成为独立的成品芯片。各种基础材料经过加工成为元器件。覆铜板加工成为PCB基板，陶瓷材料加工成陶瓷基板。成品IC（集成电路，也就是芯片）、各种元器件组装到基板上就构成电子产品的主体结构，再加上覆盖件就成为电子产品。 单晶硅 单晶硅 晶圆 集成电路制造 （0级封装） 成品IC 芯片封装 （1级封装） 元器件材料 其他元器件 元器件制造 基板 基板制造 电子组装 THT/SMT 电子组装 （2级封装） 电子 产品 覆铜板、陶瓷 图1.1 电子产品的物理实现过程 下面以一般的智能手机制造为例，说明电子产品的基本制造过程。一般智能手机的软硬件组成如下： 手机软件系统+CPU（中央处理器）+ GPU（图形处理器）+ ROM（只读存储器）+ RAM（随机存取存储器）+ 外部存储器（ HYPERLINK /view/8830.htm \t _blank TF卡、 HYPERLINK /view/2228.htm \t _blank SD卡等）+ 手机屏幕 + 触摸屏 + 话筒 + 听筒 + 摄像头 + 重力感应 + 蓝牙（Bluetooth）+ 无线连接（WiFi） + 基板+ 连线 + 外壳。手机硬件的制造过程大致分为以下几个阶段： 芯片设计。该阶段主要完成手机上各类芯片的集成电路的设计。 芯片前端制造，也就是晶圆制造（或称硅片制造，下同），如CPU、GPU、ROM、RAM等芯片的制造，一般由上游厂家完成晶圆制造。厂家有高通、德州仪器、三星、联发科、华为等。 芯片封装。完成晶圆的测试、晶圆减薄、划片、固晶、键合、封装等工序。一般由芯片封装厂家完成，如日月光、富士通等半导体封装测试企业。 器件制造。如外部存储器、手机屏幕、触摸屏、话筒、听筒、摄像头、重力感应、蓝牙、无线连接器、PCB基板、连接线、外壳等部件的制造，这些器件由各类专业生产企业完成。器件中使用的各种芯片一般由芯片制造企业完成。 手机主板封装。将各种芯片及元器件组装到基板上构成手机主板。主板封装一般在手机制造厂或代工企业完成。 成品组装。将主板及一些器件组装在手机外壳内。一般也是由手机生产厂或代工企业完成。 测试。包括芯片与器件测试，整机测试（包括硬件、软件测试）。电子产品及零部件制造过程中的检测工作，在不同的制造阶段由不同厂家完成。 在电子制造中，芯片制造为技术龙头。芯片制造包括晶圆制造、芯片测试和封装，以及芯片成品测试3个主要步骤。晶圆制造工艺漫长，但是可以分为四种基本工艺：薄膜工艺、图形转移工艺、掺杂工艺、其他辅助工艺等。芯片制造中的图形转移工艺使用最多，其中的曝光机是电子制造中所有设备中最复杂的设备，也是技术含量最高的设备。 芯片测试和封装过程是两个独立的过程。芯片测试是对晶圆上的单个芯片进行测试。芯片封装首先将晶圆分割成一个个独立裸芯片，然后再将裸芯片安装、固定在基板上，并将其上的I/O点用导线/导体连接到封装外壳引脚上，最后再用金属、陶瓷或塑料进行外包封。封装好的芯片经过成品测试后就变成商品化的芯片。芯片封装基板起着保护芯片和增强芯片电、热性能的作用。目前芯片的封装成本几乎和芯片的制造成本相当。从过去10年的发展情况来看，由于半导体制造工艺的进步和市场对微小芯片需求的急速增长，芯片I/O密度越来越高，芯片尺寸、芯片引线间距和焊盘直径持续减小，同时为提高生产效率，封装速度也在逐渐提高，因而对封装设备的运动精度（主要是定位精度）和运行速度、加速度提出了更高的要求。芯片测试、封装中的关键设备包括晶圆测试机、倒装键合机、引线键合机等。 各式各样的芯片、元器件组装在PCB基板上就变成具备一定功能的板卡级部件，再加上一些辅助器件、外壳就构成了具备不同功能的电子产品。电子组装基本过程就是将电子元器件与PCB基板进行互连。互连工艺由插接技术发展到现在以表面贴装技术（SMT）为主，SMT技术极大的促进了电子组装的效率。表面贴装工艺过程包括：PCB上印刷焊膏、贴装元器件、回流焊等。SMT工艺的关键设备是贴片机