半导体数码管

发布时间：2023-01-05 13:07
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2166

　　半导体数码管是以发光二极管(LED)为基础，用多个发光管组成数字的各个笔段，并按共阴或共阳的方式连接，然后封装在同一管壳之内制成的一种电子产品。

半导体数码管

半导体数码管工作原理

　　LED数码管也有共阳极封装的，其工作原理相同。 由于数码管字符由7段（或8段）组成，而数字系统中运行的是一定代码方式的二进制信息码，为了显示LED的十进制字符，必须控制点燃字符某段发光二极管所需电信号，这就要用译码电路（或译码器）来完成二～十进制的转换。

半导体数码管分类

　　基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图1排列而成的。可实现0～9的显示。其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等。

　　（1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好φ30μm的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。

　　反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示）。

　　（2）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把同样的七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。

　　（3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。它们适用于小型数字仪表中。

　　（4）符号管、米字管的制作方式与数码管类似。

　　（5）矩阵管（发光二极管点阵）也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。


半导体数码管组成结构

　　各个发光二极管的负极连结在一起，称为共阴极。当阴极与a、b、c……各个阳极施加一定电压时，各数字段就分别发光，用以显示0～9 10个数字及小数点。发光管由7段组成数字，也可以用8段组成数字。

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     半导体封装生产线工艺流程主要分成前道工序和后道工序两个部分。前道工序有一定的复杂性，技术难点多，一旦发生变动，会涉及多个环节，流程与设备、批次会相互影响，这也是半导体前道工序的特殊性。后道工序实施过程涉及的环节较少，操作也比较简单，但受到品种多等因素影响，需要经过分批等环节，进一步增强了工艺流程的复杂性。半导体封装后道工序具有流程型特点和离散型特点，属于混合型工艺流程。后道工序主要对半导体芯片实施封装，我国厂商多为后道封装生产商。因此，相关人员有必要开展深入调查分析，进一步研究半导体封装生产线工艺流程，为相关产业发展提供依据。　　1 半导体分类　　如今，半导体封装工艺得到进一步优化，半导体封装中逐渐引入各种自动化设备，自动化设备的全面普及成为社会热点，将影响半导体封装工艺效果。　　半导体封装工艺是通过一些细微的加工技术，实现芯片和其他要素之间的整合，如框架等部分，利用可塑性绝缘介质增强后续的灌封固定效果，采用立体结构形式，优化半导体封装生产线工艺流程。　　半导体材料多种多样，可以根据化学成分将其划分成如下部分：①元素半导体，硅和锗是两种常用元素。②化合物半导体，包含砷化镓、磷化镓等。不仅有 晶 态半导体，也有 非晶态半导体，主要包括玻璃半导体和有机半导体。对半导体进行分类时，可以根据制造技术将其划分成集成电路器件，包括分立器件、光电半导体、逻辑集成电路等，以上部分也可详细为不同的小类。也可以将运用范围、设计方法等作为分类标准，或严格遵循集成电路、规模等形式进行分类。　　2 半导体封装目的　　半导体封装属于后道工序，进一步对已经加工完成的半导体进行分割等工作，最终完成塑封成型。半导体封装有一方面可以为芯片提供支撑，使芯片与电路更好地连接;另一方面可以通过固定外形，增强对器件的支撑，确保器件不容易受到损坏。能否增强半导体可靠性是衡量整个封装生产线工艺流程是否标准的一个因素。未封装的半导体一旦脱离特定环境，容易受到严重损坏，这也是实施封装的主要原因。半导体芯片的工作效果及工作时长与封装材料和封装工艺有紧密关联。　　3 半导体封装生产线工艺流程　　现阶段，半导体封装生产线工艺流程研究取得了进一步发展，虽然迎来发展机遇，但也面临很多发展挑战。半导体封装生产线工艺流程涉及多方面问题，需要针对材料和工艺等方面进行深入研究，为优化半导体封装生产线工艺流程奠定坚实基础，为电子产品、电子科技发展提供支持。　　3.1 半导体磨片　　半导体磨片技术也可以称之为背面磨片技术，半导体经过打磨后才能进行装配环节。在磨片工序，工作人员要选择配比科学的离子水，将其均匀地喷洒到需要的材料上面，并将半导体硅片厚度控制在 200~500 μm。半导体硅片厚度是影响半导体设备性能的主要原因，若硅片厚度没有达到标准，不仅会影响散热效果，还会对集成电路管造成严重影响，导致其厚度不够精准，质量也不达标。随着信息技术的引入，将自动化设备和半导体封装生产线工艺流程结合，能 够更好地使磨片工序与划片工序协同发展。　　3.2 半导体划片　　半导体划片工序是指利用划片锯从硅片上切割半导体芯片，划片锯一般都采用金刚石刀刃，以确保有效进行切割。在进行划片时，需要从规定位置取出硅片，将其放置在刚性框架中的贴膜位置，并将其固定。通过贴膜保护硅片，之后喷洒离子水，将硅片放置在原锯上，利用标准厚度的金刚石刀刃切片锯进行划片，从X、Y 两个不同方向进行切割，最终保证切透处理度达到90%~100%。完成划片工序后，小硅片应保持完整，再通过后续的装片工序将小硅片完好取出。　　3.3 半导体装片　　装片工序是指工作人员完成半导体材料划片工序后，将架子上的硅片转移并进行装片。采用自动贴片机取下芯片，确定引线框架实施安装，开启引线框架的通信功能，将其与自动贴片机连接，完成硅片转移。引线框架可以分析硅片有无墨点，确保芯片质量，进一步选择符合标准的芯片，最终完成装片。其中需要重点关注的是，装片整个过程要设定专人监督，以保证装片工序更完善。大多数情况会选择环氧树脂作为粘贴使用的材料;装片过程中运用的引线框架大多数是厂家专门定制，有对应的规格和标准。在半导体封装生产中，要关注特殊的半导体芯片，使用有针对性的引线框架，一般厂家都会提供相应的引线框架，特殊半导体在生产中需要的时间也较长。　　3.4 半导体芯片键合　　半导体芯片键合工序主要是对芯片表面进行操作，选择对应铝压电与引线框架中的电极内端实施电气连接。大多数情况，键合线选择的都是铜质材料，引线直径要严格控制在25~75 μm，并保证芯片的压点间距为70μm。半导体芯片键合有热压键合、超声键合、热超声球键合3种方式。工作人员需要重点关注，半导体芯片脚管要处于完全键合状态，一个芯片至少要有两个脚管，还有一些芯片中含有数百个脚管。要想全面保证半导体封装取得更好的效果，在芯片键合工序也要设置专门的工作人员进行监督，确保各个步骤都顺利开展。　　3.5 半导体塑封　　半导体塑封工序通常采用传统封装、塑料封装、陶瓷封装3种模式，其中，塑料封装的使用频率最高，使用范围也更大，很多芯片都运用塑料封装。塑料封装能够利用环氧树脂材料，结合引线框架对已经键合的芯片进行包装。实际开展塑封工作时，工作人员要先进行预热工作，选择引线键合芯片、引线框架，将芯片放在压膜机的对应位置，之后关闭压膜机，压膜机中半溶状态的树脂材料挤压进入对应模具，需要静待一定时间，确保树脂完全填充并处于硬化装填状态，完成一个完整的半导体塑封流程。塑料封装与其他封装技术相比，不仅具有成本低的优点，还能防止半导体中存在其他杂质，如水汽等。整个塑封环节要确保封装模具的完整性，根据半导体材料和尺寸，选择有针对性的封装模具。其中要重点关注，在 装 箱 之 前 ，塑封工序所处的环节并不固定，需要进一步分析设备实际情况以及芯片加工的实际过程，利用设备完成各个工序。例如，生产双边直插式阵列可在塑封的同时，实施去废边工序，同时也可以开展打弯和测试工序，有些一体化设备可集合多个工序。　　3.6 半导体去废边　　半导体封装生产中去废边这一工序也被称为剪切和成型。芯片完成塑封工序后部分存在管脚，主要是从集成电路管壳中延伸出去，通过装配延伸到电路板上，并且在一些管壳周围存在部分没有用的材料，如多余的连接材料等，都需要做好去除工作。去废边工序就是去除管壳周围没用的材料，保证管壳周围更加整齐。　　3.7 半导体电镀、打弯、激光打印　　首先，电镀工序是在脚管完好成型后添加一层脚管涂层，预防脚管氧化、遭腐蚀。在运用电镀沉淀技术时，优先选择锡作为焊料。其次，打弯工序也可以叫作脚管成型工序，要确保铸模处于完整状态，对脚管进行再次加工，将其加工为需要的形状，如J形状或L形状的脚管，之后在表面进行贴片，完成封装工作。另外，也可以运用直插式浇灌。最后，激光打印工序需要提前了解、掌握设计图案，通过相应的半导体激光设备，采用科学方式将设计图案完整印在芯片表面。　　3.8 半导体测试　　测试工序是半导体封装生产线工艺流程中不能缺少的关键环节，但很多测试设备消耗的费用较高，一旦忽视就会影响产能。测试工序主要包括外观检.　　测和电气性能检测两个部分内容。在检测电气性能的时候，要将重点放在集成电路测试方面，可以使用自动测试设备进行单芯片测试。开展测试时，要将不同集成电路插入测试仪中，保证和电气小孔进行有针对性的连接，在每一个小孔内都设有一定的针，这种针具有较强的弹性，通常被叫作弹簧针。要让芯片脚管和弹簧针紧密连接，确保电气性能测试更加精准。在检测外观时，需要检验人员利用显微镜对封装元器件开展多方面观察，观察元器件表面是否存在缺角等问题，保证元器件外观完整。　　3.9 半导体包装、人工装箱　　包装工序是根据半导体元器件类型进行不同包装，如卷盘和料条等。料条大多数用在封装直插型半导体，卷盘通常用在封装贴片型半导体。针对一些具有特殊性的封装情况，工作人员会通过特殊设备开展包装、测试工作，确保包装工作更全面。　　人工装箱工序是工序段中的基本环节，需要将一定数量的半导体放置在包装箱内。例如，可以将1500 只半导体元器件放置在一个包装内，在箱子外部做好信息标记，重点确保条码以及芯片信息准确，并将其明显打印在包装上。再结合订单对小包装进行分配，整合小包装放置在大包装内，为 后续运输工作提供一定便捷。完成大包装装箱，也要在包装的外部做好信息标记，通过信息打印展示小包装内的相关信息。　　总之，半导体封装生产线工艺流程具有一定的复杂性，每个工序都有重要的作用，任何工序缺失都会直接影响芯片性能，甚至降低芯片可靠性。这就需要提升对制造商的要求，确保半导体封装生产线工艺流程更加规范，保证具有较高的稳定性。　　4 结语　　随着电子科技的发展，半导体封装工艺也成为全新半导体元器件生产的必要工艺，需要从不同角度进行全面探究，使工作人员对其内涵有深入了解。相关人员有必要提升对半导体封装生产线工艺流程的重视程度，掌握前道、后道工序开展的重点，深入研究封装各个工序的实际内容，第一时间发现工艺中存在的不足，针对这些不足制定有效的解决方法。可以引入比较先进的自动化技术，创新半导体封装工艺;也可以借鉴更多先进国家的工艺经验，结合我国半导体封装生产实际情况，保留相符合的技术。加深对半导体封装工艺的全面研究，从根本上提升半导体材料制作效率，并从工艺流程方面保证生产质量，为 我国半导体材料发展提供全面支持。
2025-03-05 09:30 阅读量：340
半导体制冷片的工作原理及特点
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半导体制冷片的工作原理及特点

　　半导体制冷片，又称为Peltier制冷片，是一种基于Peltier效应的制冷装置。它利用半导体材料在电流通过时产生热量吸收或释放的特性，实现对物体的制冷或加热。　　1.工作原理　　1. Peltier效应　　Peltier效应是指通过将两种不同导电性的半导体材料连接在一起形成热电偶，当直流电流通过热电偶时，会使其中一个半导体表面吸热，另一个表面则放热，从而实现热量的转移。　　2. 热电偶结构　　半导体制冷片由多个热电偶组合而成，每个热电偶包含一个N型半导体和一个P型半导体，通过交替连接N型和P型半导体，形成热电偶结构。　　3. 制冷工作模式　　当直流电流通过热电偶时，N型和P型半导体之间的Peltier效应将导致一个表面吸热，另一个表面放热。这样，制冷片的一侧会变冷，另一侧则变热，实现对物体进行制冷。　　4. 加热工作模式　　调换电流方向可以改变热电偶的热传递方向，使原本的冷面变为热面，热面变为冷面，从而实现对物体的加热。　　5. 温度差与能效　　半导体制冷片的制冷效果取决于Peltier效应产生的温度差，同时也受到热阻等因素的影响。其能效受到电流、环境温度等因素的影响，需要恰当的控制以提高性能。　　2.特点　　1. 静音无振动：半导体制冷片无需机械压缩机，工作时无震动和噪音，适合在要求低噪音环境下使用。　　2. 小巧轻便：相比传统制冷设备，半导体制冷片体积小、重量轻，易于安装和携带，适合空间有限的场所使用。　　3. 快速响应：半导体制冷片响应速度快，可快速实现制冷或加热，适用于需要快速调节温度的场合。　　4. 高效节能：半导体制冷片具有较高的能效比，可以根据实际需要调节电流大小，节约能源，并且对环境友好。　　5. 长寿命稳定性：由于没有易损件和机械运动部件，半导体制冷片具有较长的使用寿命和稳定的工作性能，减少维护成本。　　3.应用领域　　1. 冷藏保鲜：在小型冷藏盒、药品箱、便携式冷藏袋等产品中广泛应用，可为食品、药品等提供持续低温保鲜。　　2. 光电子器件：在光电子器件中，如激光二极管、CCD摄像头等，半导体制冷片可用于控制器件的温度，提高其性能和稳定性。　　3. 激光器冷却：激光器工作时会产生大量热量，半导体制冷片可用于激光器冷却系统，保持激光器的稳定输出和性能。　　4. 电子元件测试：在电子元件测试过程中，需要对元件进行温度控制以模拟实际工作环境，半导体制冷片可用于温度控制装置。　　5. 热敏器件校准：许多热敏器件的性能受温度影响较大，半导体制冷片可用于对热敏器件进行温度校准和调试，确保其准确性和稳定性。
2024-08-13 10:36 阅读量：775
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