封装技术

2024-11-03

封装技术（精选12篇）

封装技术篇1

1 DIP双列直插式封装

DIP (DualIn-line Package) 是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片, 绝大多数中小规模集成电路 (IC) 均采用这种封装形式, 其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚, 需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然, 也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心, 以免损坏引脚。

DIP封装具有以下特点:

1) 适合在PCB (印刷电路板) 上穿孔焊接, 操作方便。

2) 芯片面积与封装面积之间的比值较大, 故体积也较大。

Inte l系列CPU中8088就采用这种封装形式, 缓存 (Cache) ) 和早期的内存芯片也是这种封装形式。

2 QFP塑料方型扁平式封装和PFP塑料扁平组件式封装

QFP (Plas tic Quad Flat Package) 封装的芯片引脚之间距离很小, 管脚很细, 一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式, 其引脚数一般在100个以上。用这种形式封装的芯片必须采用SMD (表面安装设备技术) 将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔, 一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点, 即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片, 如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

PFP (Plas tic Flat Package) 方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形, 而PFP既可以是正方形, 也可以是长方形。

QFP/PFP封装具有以下特点:

1) 适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

2) 适合高频使用。

3) 操作方便, 可靠性高。

4) 芯片面积与封装面积之间的比值较小。

Inte l系列CPU中80286、80386和某些486主板采用这种封装形式。

3 PGA插针网格阵列封装

PGA (Pin Grid Array Package) 芯片封装形式在芯片的内外有多个方阵形的插针, 每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列。根据引脚数目的多少, 可以围成2-5圈。安装时, 将芯片插入专门的PGA插座。为使CPU能够更方便地安装和拆卸, 从486芯片开始, 出现一种名为ZIF的CPU插座, 专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。

ZIF (Ze ro Ins e rtion Force Socke t) 是指零插拔力的插座。把这种插座上的扳手轻轻抬起, CPU就可很容易、轻松地插入插座中。然后将扳手压回原处, 利用插座本身的特殊结构生成的挤压力, 将CPU的引脚与插座牢牢地接触, 绝对不存在接触不良的问题。而拆卸CPU芯片只需将插座的扳手轻轻抬起, 则压力解除, CPU芯片即可轻松取出。

PGA封装具有以下特点:

1) 插拔操作更方便, 可靠性高。2) 可适应更高的频率。

4 BGA球栅阵列封装

随着集成电路技术的发展, 对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性, 当IC的频率超过100MHz时, 传统封装方式可能会产生所谓的“Cross Talk”现象, 而且当IC的管脚数大于208 Pin时, 传统的封装方式有其困难度。因此, 除使用QFP封装方式外, 现今大多数的高脚数芯片 (如图形芯片与芯片组等) 皆转而使用BGA (BallGrid Array Package) 封装技术。BGA一出现便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。

BGA封装技术又可详分为五大类:

1) PBGA (Plas ric BGA) 基板:一般为2-4层有机材料构成的多层板。Intel系列CPU中, Pentium II、III、IV处理器均采用这种封装形式。2) CBGA (CeramicBGA) 基板:即陶瓷基板, 芯片与基板间的电气连接通常采用倒装芯片 (FlipChip, 简称FC) 的安装方式。Inte l系列CPU中, Pe ntium I、II、Pe ntium Pro处理器均采用过这种封装形式。3) FCBGA (FilpChipBGA) 基板:硬质多层基板。4) TBGA (Tape BGA) 基板:基板为带状软质的1-2层PCB电路板。5) CDP-BGA (Carity Dow n PBGA) 基板:指封装中央有方型低陷的芯片区 (又称空腔区) 。

BGA封装方式经过十多年的发展已经进入实用化阶段。1987年, 日本西铁城 (Citizen) 公司开始着手研制塑封球栅面阵列封装的芯片 (即BGA) 。而后, 摩托罗拉、康柏等公司也随即加入到开发BGA的行列。1993年, 摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。同年, 康柏公司也在工作站、PC电脑上加以应用。直到五六年前, Intel公司在电脑CPU中 (即奔腾II、奔腾III、奔腾IV等) , 以及芯片组 (如i850) 中开始使用BGA, 这对BGA应用领域扩展发挥了推波助澜的作用。目前, BGA已成为极其热门的IC封装技术, 其全球市场规模在2000年为12亿块, 预计2005年市场需求将比2000年有70%以上幅度的增长。

5 CSP芯片尺寸封装

随着全球电子产品个性化、轻巧化的需求蔚为风潮, 封装技术已进步到CSP (Chip Size Package) 。它减小了芯片封装外形的尺寸, 做到裸芯片尺寸有多大, 封装尺寸就有多大。即封装后的IC尺寸边长不大于芯片的1.2倍, IC面积只比晶粒 (Die) 大不超过1.4倍。

CSP封装又可分为四类:

1) Le ad Fram e Type (传统导线架形式) , 代表厂商有富士通、日立、Rohm、高士达 (Goldstar) 等等。2) Rigid InterposerType (硬质内插板型) , 代表厂商有摩托罗拉、索尼、东芝、松下等等。3) Fle xible Inte rpos e r Type (软质内插板型) , 其中最有名的是Te s s e ra公司的microBGA, CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表厂商包括通用电气 (GE) 和NEC。4) WaferLevelPackage (晶圆尺寸封装) :有别于传统的单一芯片封装方式, WLCSP是将整片晶圆切割为一颗颗的单一芯片, 它号称是封装技术的未来主流, 已投入研发的厂商包括FCT、Aptos、卡西欧、EPIC、富士通、三菱电子等。

6 MCM多芯片模块

为解决单一芯片集成度低和功能不够完善的问题, 把多个高集成度、高性能、高可靠性的芯片, 在高密度多层互联基板上用SMD技术组成多种多样的电子模块系统, 从而出现MCM (MultiChip Model) 多芯片模块系统。

封装技术篇2

LGA全称是LandGridArray，直译过来就是栅格阵列封装，与英特尔处理器之前的封装技术Socket478相对应，它也被称为SocketT，说它是跨越性的技术革命，主要在于它用金属触点式封装取代了以往的针状插脚，

而LGA775，顾名思义，就是有775个触点。因为从针脚变成了触点，所以采用LGA775接口的处理器在安装方式上也与现在的产品不同，它并不能利用针脚固定接触，而是需要一个安装扣架固定，让CPU可以正确地压在Socket露出来的具有弹性的触须上，其原理就像BGA封装一样，只不过BGA是用锡焊死，而LGA则是可以随时解开扣架更换芯片。Socket就是接口的意思。不是AMD独有的；比如Intel的Socket478处理器.

封装技术篇3

1、拥有领先的技术水平和优质的客户资源；

2、第二大股东是康佳，公司对康佳的供货增长潜力大；

3、综合毛利率保持稳定，在行业内位居上游。

深圳市瑞丰光电子股份有限公司（以下简称“瑞丰光电，代码300241”）是国内领先的LED 封装厂商。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟数据统计，在SMD LED细分市场，2009年公司位居国内第三。国内领先的技术水平和优质的客户资源是公司成为行业龙头的两张“王牌”。有业内人士认为，随着公司登陆资本市场，募投项目将大幅增加产能，未来业绩高增长可待。

专注SMD LED封装业务

公司主要从事LED封装技术的研发和LED封装产品制造、销售，提供从LED封装工艺结构设计、光学设计、驱动设计、散热设计、LED器件封装、技术服务到标准光源模组集成的LED光源整体解决方案，是专业的LED封装商和LED光源的系统集成商。从封装结构来分，公司的产品全部为先进的SMD LED。

据了解，目前液晶电视背光源LED主要由日本、韩国、台湾地区的LED企业提供，国内企业中有能力生产电视背光源LED的企业极少，公司是少数几家可批量提供电视背光源LED 的国内企业之一，是国内中大尺寸背光源领域最大的LED封装企业。此外，在汽车应用LED方面，公司是目前国内品牌汽车生产商的光电器件主流供应商，在汽车应用的耐高温材料开发、荧光粉配色技术、产品耐振动性能等方面居于国内领先水平。

手握两张“王牌”

公司拥有较强的技术优势。公司及其全资子公司宁波瑞康拥有27项专利，已受理的专利申请33项，囊括了可靠性、光效、显色性、寿命等LED封装的核心技术。公司的16项核心封装技术水平处于国际先进或国内领先水平，均来自自主研发。公司SMD LED器件在显色指数、发光效率、稳定性、失效性等方面的指标位于国内领先水平，与国际较高水平接近，符合美国“能源之星”LED产品标准。在LED照明方面，公司是国内该领域前3名企业中唯一专注LED器件封装的企业，在共晶技术、无光点面光源、硅胶molding、陶瓷产品开发等技术方面居国内领先水平。公司建立了具有独特优势的三级立体研发机制，实现了“来源于客户、集成于公司、服务于客户”的良性循环，实现了LED封装技术的持续创新。

优质的客户资源是公司的另一张“王牌”。公司为安华高科技（全球领先的电子公司）提供OEM和ODM服务，并在此过程中提高技术水平，产品也通过安富利、大联大等全球领先的电子元器件代理商销往海外市场，并已向康佳、创维、长虹等电视机厂家批量供应液晶电视背光源LED。康佳是公司的第二大股东，康佳电视的年产量约为1000万台，随着LED背光的国产化程度提高，公司对康佳的供货增长潜力大。此外，公司已间接向现代、一汽、哈飞等汽车厂商供货。

业绩高增长可待

2008-2010年，公司分别实现营业收入10481.08万元、18666.37万元和26160.80万元；净利润分别为1737.98万元、2199.15万元和4399.31万元，成长性突出。过去三年，公司综合毛利率分别为32.56%、26.60%和30.98%，处于稳定态势，且超过了同行业上市公司国星光电和雷曼光电。

视频内容加密封装技术研究篇4

1 视频封装格式概述

目前主流的视频压缩编码格式是H.264/AVC,H.264/AVC是ITU-T VCEG和ISO/IEC MPEG共同开发的视频处理标准,ITU-T作为标准建议H.264,ISO/IEC作为国际标准14496-10(MPEG-4第10部分)高级视频编码(AVC)。H.264的算法在概念上可以分为两层:视频编码层(Video Coding Layer,VCL)和网络提取层(Network Abstraction Layer,NAL),NAL层为视频内容提供了与网络无关的统一接口,支持多种网络情况下的传输。

视频信号以H.264编码压缩到NAL单元中,NAL层之上是根据不同的内容封装格式或传输格式对NAL单元的打包。例如视频流可以被打包到PES包中,PES包又被封装成188 byte大小TS包作为TS流输出;视频流也可以被打包成Sample,然后增加头部信息等封装成MP4文件,如图1所示。

因此对于视频内容的加密,可以有多种选择。例如对VCL层视频编码数据的加密,如对编码的DCT系数进行加密,对熵编码的数据进行加密等;在编码层对NAL层不同类型的帧选择性加密,如HLS的NAL层加密;在视频封装层对数据进行加密,如对TS包进行加密(HLS的全文加密),或对MP4文件的sample进行加密(基于14496-12基本文件格式的CENC加密和PDCF打包格式);解决方案层的加密,如MPEG-DASH加密。

视频加密方案的具体选择需要结合视频来源的内容格式来考虑,如果视频来源是ES基本码流,则选择在编码层对NAL单元加密可以提供与上层封装及切片无关的加密方案;如果视频来源是已经封装好的内容格式,例如TS包或MP4文件,则应该根据具体的封装格式选择相应的加密方案(后文在叙述中较多使用了标准中的代码描述)。

2 DASH加密

2.1 DASH概述

基于HTTP的动态自适应流媒体DASH以媒体流模式提交媒体内容,其控制只依赖于客户端。客户端通过HTTP协议从标准的Web服务器请求数据,服务器不需要做适应于DASH的配置。23009-1中定义了从标准HTTP服务器到HTTP客户端间媒体内容分发和缓存所需的格式,主要包括MPD和媒体分片格式。MPEG-DASH的加密格式在23009-4中描述[1,2]。

2.2 MPD文件

媒体内容编码和提交版本,以及适合的描述形成媒体表述(MPD文件),MPD文件层次机构如图2所示。

1)媒体内容由单独或多个时间上连续的媒体内容时期(periods)组成。

2)每个period都由一个或多个媒体内容组件组成,例如不同语言的音频组件和视频组件。媒体内容组件由媒体内容组件类型标识,例如音频或视频。

3)每个媒体内容组件可能有几个不同的编码版本,即媒体流。每个媒体流继承媒体内容的属性,包括媒体内容period、编码参数、编码率等。

4)段可以被分为子段,每个子段包含若干个完整单元,客户端可以发起请求来请求子段。

DASH中不同媒体内容组件的所有编码版本共享相同的时间线。媒体内容里的单元被定位到全局通用的时间线,同步不同的媒体单元,便于相同媒体组件在不同编码版本之间切换。

客户端可以在一个Adaptation Set的不同Representation之间切换。切换过程为:首先播放到这个Representation的段或子段的结尾,然后播放新的Representation的下一个段或子段。

2.3 数据加密

ISO/IEC 23009-4定义了DASH的内容保护框架,用于获取媒体段的解密方法以及解密参数。MPD文件提供加密接口,定义key/IV的获取方式,并支持多个加密系统加密同一份内容。

1)加密方式

DASH段加密有两种方式:基础段加密方式和基于许可证的DRM方式。

(1)基础段加密

DASH中基础的段加密方式采用AES-CBC算法实现,使用HTTP(S)实现密钥传输。DASH的客户端能够识别出每个段的KEY和IV,并发起请求获取KEY实现媒体段的解密,如图2所示。

(2) DRM系统加密

DASH支持基于许可证的DRM系统。在这种方式中,客户端获取许可证,通过许可证获取KEYID,并通过KEY和MPD中包含的加密信息实现媒体段的解密。每个DRM系统可以采用该系统的许可证和KEYID的映射方式。

2)段加密

DASH中媒体分块如果是加密的,其加密相关信息通过ContentProtection来指定。

内容加密方法定义:通过SegmentEncryption@schemeI-dUri指定,DASH规定客户端应该强制支持AES-128 CBC加密,可选支持AES-128 GCM加密。

Key/IV的获取:MPD优先从License元素获取key/IV信息,如果License元素不存在,则从CryptoPeriod和CryptoTimeline获取key/IV信息。

许可证获取:对于基于许可证的内容保护系统,通过License元素可获取许可证URL,DASH支持相同内容的多个内容保护系统加密。

密码有效期:每个加密段都同一个密码有效期关联,同一个密码有效期的加密段使用相同的key/IV,密码有效期的持续时间以段的数目为量度。

3)命名空间定义

MPD文件的开始处增加命名空间定义。内容保护的描述在命名空间urn:mpeg:dash:schema:mpd:2011中定义。SegmentEncryption,CryptoPeriod和CryptoTimeline在命名空间urn:mpeg:dash:schema:sea:2013中定义。

4)内容保护元素定义

(1) ContentProtection

DASH中媒体分块如果是加密的,其加密相关信息通过ContentProtection来指定,相关描述见表1。DASH中ContentProtection的@schemeldUri属性应为urn:mpeg:dash:sea:enc:2013。

@schemeIdUri:23009-4中规定@schemeIdUri属性为urn:mpeg:dash:sea:enc:2013。GY/T 277-2014中增加扩展@schemeldUri的值为ChinaDRM申请的唯一编号。

(2) SegmentEncryption

SegmentEncryption描述应用在所有密码有效期的段加密属性,相关描述见表2。

(3) License

License元素作用于整个密码有效期,ContentProtection内可以有一个以上的License元素。如果License缺省,则加密参数由cryptoPeriod和cryptoTimeline指定,相关描述见表3。

(4) CryptoPeriod通用属性

CryptoPeriod指加密参数的持续时间。CryptoPeriod代表一个单独的密码有效期,CryptoTimeline代表多个类似的CryptoPeriod,相关描述见表4。

(5) CryptoPeriod

CryptoPeriod定义一个密码有效期,提供key和IV,同时定义哪些段加密,相关描述见表5。CryptoPeriod唯一对应一个加密起始段,CryptoPeriod可能是有限的时间(即段的数量),也可能是无限制的(到当前Period结束)。

(6) CryptoTimeline

CryptoTimeline用来定义持续长度的多个CryptoPeriod,相关描述见表6。

2.4 数据认证

MPD文件提供获取附加认证数据(AAD)接口。认证框架同内容保护框架无关,即认证可应用在加密段,也可以应用在不加密的段。如果认证和加密同时进行,则操作模式应该是“认证,然后加密”,这种方式可确保认证独立于加密,认证数据不随加密参数的改变而改变。

MPD中增加段认证定义的步骤:

1)增加EssentialProperty或SupplementalProperty定义。其中EssentialProperty代表认证是必选的,Suppleme ntalProperty代表认证可选。

2) EssentialProperty或SupplementalProperty中@schemeldUri的取值应该为urn:mpeg:dash:sea:auth:2013。

3) EssentialProperty或SupplementalProperty中增加ContentAuthenticity元素。ContentAuthenticity中定义认证算法,和用来下载认证数据的URL模板。

DASH支持的认证算法包括SHA-256和HMAC-SHA1,见表7。

3 ISO媒体内容通用加密方法(CENC)

3.1 CENC概述

通用加密格式CENC是基于ISO/IEC 14496-12的一种加密格式,CENC加密标准在ISO 23001-7及补充文档ISO23001-7 Amendment 1中描述[3]。

3.2 加密机制

CENC加密对sample entry做如下替换:

1)在每个track中添加Protection Scheme Information Box(sinf),标识内容为加密内容。

2) Protection Scheme Information Box('sinf)中包含Scheme Type Box('schm'):定义相应的加密算法,其中scheme＿type定义了加密类型,scheme＿version定义模式版本。CENC加密方式中,模式类型为scheme＿type='cenc',CENC采用AES-CTR算法加密;模式版本为scheme＿version=0x00010000。

3) Protection Scheme Information Box('sinf')中应包含Scheme Information Box ('schi')。

4) Scheme Information Box ('schi')中包含Track Encryption Box('tenc'),描述该track的加密参数。

CENC通用加密格式定义的相关参数包含在如下box中:

1)内容保护系统的方案相关信息,例如许可证和授权获取信息,包含在ProtectionSystemSpecificHeaderBox('pssh')中。

2)用于每个track的加密参数(包括KID、初始化向量、加密标志位),包含在TrackEncryptionBox('tenc’)中。

3)用于samples groups的加密参数(包括KID、初始化向量、加密标志位)包含在SampleGroupDescriptionBox ('sgpd')中。

4)单独sample的加密参数(包括初始化向量,sub sample加密数据)包含在样本附加信息中,由SampleA uxiliarylnformationSizesBox ('saiz')和SampleAuxiliarylnformationOffsetsBox ('saio')引用。

3.3 加密方式

CENC定义了两种加密方式:全样本加密和子样本加密。全样本加密把整个sample作为一个完整的单元加密;子样本加密中的sample分为一个或多个su bsample,每一个subsample都由不加密区域和加密区域交替组成,Sample中的所有加密区域被看作一个逻辑上连续的块,计数器值的增加与切换NAL单元无关。

3.4 box定义

1) Protection System Specific Header Box ('pssh')

Protection System Specific Header Box('pssh')包含内容保护系统,回放内容必要的信息。封装在数据域中的信息可以提供解密密钥获取方式,对基于许可证授权的内容保护系统,信息头包括许可证服务器或授权中心的URL信息和嵌入的许可证等。通过为每个DRM系统分配一个“pssh”,CENC能够支持一份媒体文件被多个密钥和多个DRM系统播放。

SystemID:UUID,唯一标识对应的内容保护系统。GY/T277-2014中规定,将16 byte长度的SystemID的前8 byte设置为“ChinaDRM”,后8 byte保留为0x00。

DataSize:数据域的长度,以字节为单位。

Data:存储内容保护系统的特定数据,例如许可证服务器的URL地址等。

2) Track Encryption Box('tenc')

Track Encryption Box包含整个track的IsEncrypted flag、IV＿size以及KID,这3个参数作为track中的sample的加密参数。对于每个track只有一个密钥的文件,Track Encryption Box允许基础加密参数在每个track定义一次,而不需要在每个sample做重复定义。

Track Encryption Box('tenc')的语法如下:

default＿IsEncypted:加密标志位,标识track中samples的默认加密状态,可以包含如下取值,0x0表示没有加密,0x1表示采用AES＿CTR 128加密。

GY/T 277-2014中将此项扩展为[5]:采用AES＿CTR加密时,保护模式信息盒(sinf)中的模式类型盒(schm)中的模式类型scheme＿type=‘cenc’;采用AES＿CBC加密时,保护模式信息盒(sinf)中的模式类型盒(schm)中的模式类型scheme＿type='cbc1';采用SM4＿CTR加密时,保护模式信息盒(sinf)中的模式类型盒(schm)中的模式类型scheme＿type='sm41';采用SM4-CBC加密时,保护模式信息盒(sinf)中的模式类型盒(schm)中的模式类型scheme＿type='sm42’;取0x000002～OxFFFFFF表示保留。

default＿IV＿size:默认初始化向量的size,字节为单位,0表示IsEncrypted取值为0x0时,没有加密,8:64或16:128位初始化向量。

default＿KID:track中所有sampls的默认加密密钥标识,允许每个文件或track有多个加密密钥。

加密track中的非加密sample将做如下取值:IsEncrypt-ed=0x0,IV＿size=0x0,KID=0x0。

4 HLS中的内容加密

4.1 HLS概述

HLS是Apple公司推出的动态码率自适应技术,HLS内容格式在HTTP Live Streaming draft-pantos-http-live-strearming-10中描述[6]。

4.2 加密方式

HTTP Live Streaming中内容加密有两种,一种是对TS切片文件直接加密;另一种是对H.264编码文件中类型为1和5的NAL单元进行加密,其他类型的NAL单元不加密。

4.3 加密机制

HLS中媒体分块如果是加密的,其加密密钥通过1M3U8文件中的#EXT-X-KEY来指定,密钥文件由客户端从服务器请求认证获得。一个播放列表可以有一个以上的#EXT-X-KEY,同一个媒体段也可以有多个不同KEYFOR-MAT属性值的#EXT-X-KEY。如果播放列表仅有一个#EXT-X-KEY,则密钥文件的生命期从当前#EXT-X-KEY开始到播放列表结束;如果播放列表有两个或以上的#EXT-X-KEY,则密钥文件的生命期从当前#EXT-X-KEY开始到下一个#EXT-X-KEY结束。客户端每次申请密钥文件都会发起一个新的HTTP请求,设置过多的#EXT-X-KEY会增加授权服务器的负担。

#EXT-X-KEY的格式如下:

#EXT-X-KEY:<attribute-list>

属性包括METHOD,URI,IV,KEYFORMAT和KEYFOR-MATVERSIONS,属性说明见表8。

METHOD属性为NONE时,表示媒体内容未加密,这种情况下不允许出现URI,IV,KEYFORMAT,KEYFORMAT-VERSIONS等属性。

METHOD属性为AES-128时,表示媒体内容采用AES-128方式对TS切片文件直接加密,这种情况下URI属性必须出现,IV属性可以出现也可以不出现。

METHOD属性为SAMPLE-AES时,表示对媒体段的部分或全部ES流加密,ES可以为音频、视频或其他样本,每一种ES的具体加密方式依赖于媒体编码,这种情况下IV属性可以出现也可以不出现。

IV为十六进制整数,代表加密初始向量。采用AES-128方式加密时,如果IV属性存在,则必须使用IV作为初始向量实现加密;如果IV属性不存在,使用媒体段的序列码作为初始向量实现加密。

KEYFORMAT标识密钥在密钥文件中的存储方式。默认是“identity”。GY/T 277-2014中增加扩展,如果KEY-FORMAT=chinadrm’,表示URI中给出的ChinaDRM规定的获取许可证的相关信息,包括许可证服务器地址和内容标识。

1) TS层加密

如果属性METHOD的值为AES-128,并且播放列表中包含#EXT-X-I-FRAMES-ONLY标签(只包含I帧流),则整个媒体段使用AES-128 CBC加密。

如果属性METHOD的值为AES-128,并且播放列表中不包含#EXT-X-I-FRAMES-ONLY标签,则CBC不能跨越媒体段,每个媒体段单独使用AES-128 CBC加密,从而实现整个媒体段全部内容的加密。

上述的两种加密方式,对TS切片文件直接加密,这种加密方式在切片时实现,需要在网络电视台及CDN系统编码器中集成加密功能,实施复杂度大,成本高。

2) ES流加密

METHOD属性为SAMPLE-AES时,表示媒体在内容打包封装之前对ES流加密。ES层的加密对每个包含16 byte整数倍的数据块以AES-128 CBC方式加密。对于视频数据,媒体段从第一个16 byte数据块开始,每间隔10的整倍数的16 byte的数据块加密(即1,16,26,…),对于音频数据,所有的16 byte数据块都必须加密。

SAMPLE-AES加密方式加密后的ES流不受上层封装及切片的影响,因此可以在不影响网络电视台现有系统及CDN部署的情况下实现对视频内容的加密,满足网络电视台等对视频内容保护的要求。

(1)视频流的加密

ES类型为视频流时,H.264编码文件中类型为1和5的NAL单元必须加密,其他类型的NAL单元不加密,加密NAL单元的数据格式如下:

加密的NAL单元需要增加预防二义性的前缀,该前缀是未加密的。NAL单元中第1个字节的NAL＿unit＿type和随后的31个字节是不加密的,其后是加密的数据段,数据段的长度必须是16的整数倍(因此长度小于48 byte的NAL单元是不被加密的),被保护的数据段采用10%跳跃加密,即每16 byte的加密数据块,跟随9个16 byte不加密的数据块,以此类推。加密H.264流时,类型为1或5并且长度大于48 byte的NAL单元必须基于上述方式加密,加密完成后为这些加密单元加上前缀码;解密H.264流时,类型为1和5,且长度大于48 byte的NAL单元需要解密,首先移除前缀码,然后按上述方式定位加密数据并解密-

(2)音频流的加密

ES类型为AAC音频帧时,包含ADTS头的音频帧为加密帧。AAC的加密帧不需要增加预防二义性的前缀,AAC帧中7～9 byte的ADTS头,以及之后的首个16 byte不加密,其后是加密数据段,加密数据段的长度应该为16的整数倍,余下的0～15 byte不加密。AAC音频数据加密格式如下:

ES类型为AC-3音频帧时,全部的音频帧都加密。AC-3的加密帧不需要增加预防二义性的前缀,AC-3帧中的首个16 byte不加密,其后是加密数据段,加密数据段的长度应该为16的整数倍,余下的0～15 byte不加密。AC-3数据加密格式如下:

5 视频加密方案

提出的视频内容加密方案是在NAL单元层对视频内容进行加密。H.264编码的视频流是由连续的NAL单元组成。每个NAL单元包含标志位表示该NAL单元数据类型,常见的NAL单元数据类型见表9。

选择NAL类型为1和5的帧进行加密,加密后重新封装为新的NAL单元,其余NAL单元保持不变,如图3所示。

加密后NAL单元描述为:

forbidden＿zero＿bit:长度为1 bit,定义为0;H.264规范声明为1时说明有比特流错误或为错误语法。

NAL＿ref＿idc:长度为2 bit;00表示该NALU不是用来构造I帧预测的参考帧,这种NALU可以丢弃而不影响参考帧的完整性;非00用来保持参考帧的完整性。

NAL＿unit＿type:长度为5 bit;加密后的NAL单元类型采用自定义的值,加密前NAL＿unit＿type=1,则加密后NAL＿unit＿type=25;加密前NAL＿unit＿type=5,则加密后NAL＿unit＿type=26。

IV:为初始向量,在AES-128 CTR模式[114-115]下,该值用来计算counter的值。

Key＿indicator:内容加密密钥标示,用以标示该NAL单元由哪个内容加密密钥进行加密。

6 总结

互联网视频服务的开展,亟需有效的数字版权管理技术支撑,保护运营各方的合法权益,保障互联网视频服务运营的可管可控。内容加密封装是互联网视频内容版权保护的关键技术之一,本文研究了主流互联网视频格式的内容加密封装技术,并在此基础上提出适应多码率、多格式、多切片加密封装需求的内容加密方案,为开展多元化、灵活的互联网视频服务提供有效的技术支撑。

摘要：基于HTTP的动态自适应流媒体技术面向多种智能终端提供视频服务是目前互联网视频服务的主流模式,内容加密封装是互联网视频数字版权保护的关键技术之一。对主流互联网视频格式的封装方法、加密方法进行分析,并提出基于网络提取层的视频内容加密方案。为互联网视频服务提供商实现视频内容保护提供技术支撑。

关键词：内容加密,数字版权管理,互联网视频,HLS,MPEG-DASH,CENC

参考文献

[1]Internet-draft,HTTP live streaming:draft-pantos-http-live-strea ming[S].2012.

[2]GY/T 277—2014,互联网电视数字版权管理技术规范[S].2014.

[3]ISO 14496-12,信息技术——音视频对象编码第12部分:ISO基础媒体文件格式[S].2005.

[5]ISO 23001-7,信息技术——MPEG系统技术第7部分:ISO基本媒体文件格式文件通用加密[S].2012.

[6]ISO 23009-1,信息技术——基于HTTP的动态自适应流媒体(DASH)第1部分:媒体展现描述与分段格式[S].2012.

封装技术篇5

沈阳芯源微电子设备有限公司研制的8～12英寸先进封装技术专用匀胶设备获得“2007年中国半导体创新产品和技术”奖，其中12英寸（×300mm）晶圆先进封装设备，于2007年7月在我国五大先进封装测试厂之一的江阴长电先进封装有限公司通过严格的工艺检测验收，成功投入生产使用。实现了国产首台IC装备在晶圆尺寸和新工艺应用上的重大突破。

由中科院沈阳自动化所投资兴办的沈阳芯源微电子设备有限公司是跻身于集成电路装备行业的后起之秀。公司成立于2002年底，几年来，通过广泛的国际合作加快了自主知识产权的IC装备研发进程，目前已申请与技术产品相关技术专利45项，其中发明专利19项，已授权实用新型专利11项、软件著作权1项。芯源公司在引进国际先进技术基础上，消化吸收，创新提高，在匀胶显影整体技术和单元技术创新改进方面取得了多项关键技术突破，成功实现了技术的跨越式发展,使我国在集成电路制造领域的匀胶显影技术提升了三个产品代，与国际最先进技术的差距缩短了15年。

同时，依托沈阳良好的装备制造业基础，建立了稳定的供应链，设备国产化率达70％以上，成本降低超过20％；产品从前工序专用的匀胶显影机，拓展到擦片机、清洗机、后道封装等不同领域。产品已销往多家客户并在稳定生产中，企业和产品在同行业形成了品牌影响。

在我国IC 产业中，封装业占有重要地位，目前我国已经成为世界第一封装大国。随着IC封装技术不断革新，倒装芯片，球栅阵列，芯片和圆片级封装技术已成为先进封装技术的主流。先进封装技术的基石是凸点工艺。而该工艺的核心技术是高粘度厚胶涂敷。沈阳芯源研制的8～12英寸先进封装技术专用匀胶设备成功地突破了这一技术难题。

1创新性

（1）理论创新

本项目技术和产品在国内均属空白，理论创新有：

1）改善厚胶和边沿胶膜的均匀性的空气动力学模型；

2）深孔刻蚀的化学反应机理和工艺过程。

（2）应用创新

1）单片全自动传送去胶/刻蚀系统（此前国内均为槽式浸泡，工艺等级和精度受限），结合Robot精度自动传送+化学腐蚀液特殊?+离心机高精度旋转；

2）对粘度高达20000CP的厚胶及粘贴玻璃片产生的翘曲撞片刮版等设计的特殊检测夹板传送尺寸。

（3）技术创新

1）自主开发的多分区高精度渐进式烘焙热盘，保证烘焙温度、梯度控制，避免胶膜破裂和气泡产生；

2）大圆片、大负载下高速离心机的轴向跳动的解决；

3）模块式全封闭单片全自动设备总体

（4）结构创新

采用全封闭结构，各功能单元立体交叉布局，相同或相似的功能模块分区域集中布置，与辅助系统MFC、FFU相配和实现局域小环境调节和系统环境的优化。

2应用范围

（1）产品适用于最先进的高端封装技术（如COG、TBA和砷化镓FC工艺）

（2）还可推广应用于前工序制造的单片旋转湿法刻蚀设备、清洗设备、晶片擦片机等，该技术还可应用于大型平板显示器的生产、太阳能电池和其它领域。

3用户情况

该产品与国外相同档次设备相比价格低1/3；而且能同时适用于先进封装生产线的PR/PI高粘度厚胶涂敷，而国外设备只适用于单一涂胶；芯源公司售后服务、维修备件成本大大优于国外公司，是国内生产线的首选设备供应商，可替代进口，节约外汇。社会经济效益可观。

芯源产品已销售到中芯国际、江阴长电、中电13所等企业，产品在线运行稳定。

2005年9月，国内五大先进封装企业之一的江阴长电集团采购芯源公司8英寸BUMPING（凸起接点）匀胶设备，使用取得成功，芯源是国内第一个将国产设备推入集成电路8英寸主流生产线的企业。

2006年4月交付到国内最大、全球第三大芯片制造企业中芯国际的8英寸BUMPING匀胶显影设备，经过半年的在线运行，通过了全面验收；2007年初，芯源公司被中芯国际授予“最佳供应商”称号。

2007年初自主研制生产12英寸BUMPING封装工艺匀胶样机，在江阴长电先进封装现场测试成功，并于2007年7月正式投入生产线使用，是国产IC装备在关键领域取得的重大突破。

4市场前景

BUMPING工艺是新兴工艺的高增长型产品。先进封装模式正在取代传统的封装方式。

我国目前有封装企业60余家，其中10%的厂家在近期内考虑转型应用BUMPING工艺封装技术。

本项目产品用于最先进的高端封装技术（如9vk COGTBA和砷化镓FC工艺）。目前，12英寸晶圆的后道封装70%已采用先进的Bumping工艺，全球有70%的Bumping线在中国台湾，正在向中国大陆转移。本项目这些设备完全可以销往中国台湾、新加坡等市场；中国大陆、中国台湾、东南亚对Bumping 设备的市场需求保守预测每年有30亿元人民币，并以每年33%的速度增长。

光纤光栅管式封装工艺研究篇6

使用了外径0.8 mm、内径0.58 mm、长度40 mm的不锈钢钢管作为套管材料，对光纤光栅进行了保护型封装，并且提出了单头式和双头式两种光纤光栅温度传感器的管式封装方法，制作得到只对温度敏感的温度传感器。通过应力拉伸试验检验了封装的可靠性，并采用水浴试验研究了其温度传感特性。结果表明，单头式封装方式比双头式封装效果更好，依然保持着非常好的波长与温度之间的线性关系，线性拟合度均达到0.997以上，并且均得到很好的重复性。采用该封装工艺可以有效地解决光栅交叉敏感问题，从而满足了一些对光纤光栅传感器尺寸和兼容性要求较高的场合的需要。

关键词：

光纤光栅传感器；封装工艺；温度；应变

中图分类号： TN 253文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.06.014

Abstract：

Two tubular types of metallic packaging fiber Bragg grating （FBG） sensors were introduced using tubular stainless steel material with external diameter of 0〖BF〗.8 mm inner diameter of 0〖BF〗.58 mm and length of 40 mm. The singleend type and doubleend type sensors were packaged in order to meet some requirements on sensor size and compatibility. Then the temperature properties and packaging effect of the encapsulated FBG sensors were experimentally studied via tensile tests and hot water bath respectively. The experimental results indicate that the singleend type FBG has better packaging performance than the double end type. There exists good linearity and preferable repeatability for the both types of packaged FBG sensors and their linear correlation coefficients are more than 0〖BF〗.997.

Keywords：

fiber Bragg grating sensor； packaging technique； temperature； strain

引言

光纤光栅（FBG）传感器是一种新型传感元件，凭借其抗电磁干扰、耐腐蚀、熔接损耗小、灵敏度高、体积小（直径80～125 μm）、易于分布式测量等优越的特性，快速发展为最具前途的传感元器件之一，并在航空航天、汽车、土木工程等领域取得了广泛的应用。美国航空航天局在航天飞机上安装FBG传感器，构成传感网络，对航天飞机结构的应变和温度进行实时监测[1]。加拿大Beddington Trail大桥是最早使用传感器进行应变测量的桥梁之一，该桥梁采用18个FBG传感器用于监测桥梁内部的应变，实现了对桥梁结构健康状况的长期、实时监测[2]。Murukeshan和Kalamkarov分别应用FBG传感器在复合材料板的热压釜成型工艺和拉挤工艺中实现了固化过程材料内部应变变化过程的监测[3]。Degrieck等[4]将FBG传感器应用到复合材料缠绕成型的压力容器中，对容器进行了固化过程的实时监测，分析了容器内部残留的残余应力。

由于光纤光栅传感器的交叉敏感问题，即光栅的波长对温度与应变同时敏感，目前在测量光栅的耦合波长移动时根本无法对应变和温度两者加以区分。所以，处理好交叉敏感问题带来的影响，是实现光纤光栅传感器实用化的先决条件。

自光纤光栅问世以来，国内外便针对光纤光栅温度补偿原理开展了大量的研究工作一般可以分为测量过程中的温度补偿和测量后的结果补偿。总体来讲，采用测量过程中的温度补偿技术的FBG传感器制造工艺更加复杂。测量后的结果补偿则是指在测量后采用某种运算对测量结果进行处理，将温度效应剥离，相对简单，易于推广。比如参考光栅法即在FBG传感器所在温度场附近设置一个光栅温度传感器，然后通过测量结果的计算将温度效应去除[5]。考虑到目前毛细钢管封装的光纤光栅传感器体型仍然较大，无法满足一些对传感器体型和兼容性要求较高的场合，本文针对FBG传感器的传感特点研究了体积小、兼容性好、可埋入的毛细钢管封装工艺，并通过拉伸试验和水浴试验对其应变与温度传感特性进行研究。

1光纤光栅的应变与温度测量原理

2光纤光栅传感器封装工艺

针对光纤光栅传感器埋入复合材料的特点，设计了单头式和双头式两种封装形式。封装时为了最大限度地发挥FBG传感器体积小的优势，提高其埋入复合材料后的相容性，选用外径为0.8 mm、内径为0.58 mm、长度为40 mm的薄壁不锈钢管作为封装的套管。光纤光栅的管式封装工艺如图1所示，将光纤光栅用环氧树脂胶封装在钢管中。所用的封装材料环氧树脂胶化学性能稳定，而且耐高温，用来密封金属管口可以提高封装FBG传感器的抗腐蚀能力，而且保证了复合材料固化过程所在的高温环境下的稳定监测。对于单头式封装，封装前将FBG、毛细钢管先用无水酒精擦拭后晾干备用，把环氧树脂胶AB两组分按比例混合并调和均匀。再将光栅的尾端光纤剪断后将光栅伸入毛细钢管中，端口處用备好的环氧树脂胶将光纤固定，另一端的端口也用环氧树脂胶填充。需要注意的是，被封装在毛细钢管中的光纤光栅一端始终是自由状态，保证了光栅始终处于自然松弛的状态，避免外界应力对其产生影响，如图1（a）所示。双头式封装如图1（b）所示。用环氧树脂胶将光栅在毛细钢管两端口进行密封，保持其处于毛细钢管的中心位置。同时封装FBG时对光纤部分施加一定的预紧力，可以防止胶固化不均匀而引起的光栅啁啾现象，最后等待两种不同封装的FBG固化完全。

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3.1毛细钢管封装光纤光栅的拉伸试验

已经封装并且固化完全的FBG传感器投入使用时，如果封装不良，FBG可能会受到轴向应力的影响，因此需要对封装好的FBG传感器进行拉伸试验以检验封装的可靠性。通过悬挂砝码法来研究毛细钢管封装的光纤光栅的应变传感特性。将采用两种不同封装方法的两根光栅（中心波长为1 285 nm）自由地悬挂起来，一端通过跳线连接在解调仪上，毛细钢管另一端则连接一个托盘。对于单头式封装FBG，托盘夹持在毛细钢管没有光纤出头的钢管末端；对于双头式封装FBG，托盘夹持在没有连接跳线的光纤另一端上。空托盘和夹头的重量为17 g，不断地向托盘上添加砝码，每次向托盘添加重量为10 g的砝码，直至添加到砝码重量为80 g，多次读取解调软件上的相应波长变化，取其平均值，得到波长变化曲线。

得到数据曲线如图2所示。从图中可以看出，两种不同封装形式的FBG温度传感器在室内环境温度基本保持不变的情况下，通过不断添加砝码人为施加一定外部应力，光栅的波长变化有明显的差别。单头封装的两个传感器光栅中心波长在±3 pm以内变化，并未观测到明显的漂移，表明单头封装的光纤光栅传感器在一定范围内均对应变不敏感，也预示着FBG封装性能良好，可靠性高。

而双头封装的两个传感器波长变化相对较大，最大偏移达到了26 pm，表明双头封装的两个传感器在轴向拉伸作用下对中心波长有一定的影响，说明FBG封装效果相对较差。同时相同封装形式的两根光纤光栅传感器几乎表现出了一致的波长漂移幅值，说明两种封装形式不但工艺简单，而且重复性高。两种封装形式的光纤光栅传感器在拉伸试验中表现出来的差异是由于二者封装形式上的区别造成的，单头封装在毛细钢管中的光纤光栅一端始终是自由状态，保证了光栅始终处于自然松弛的状态，从而避免了外界应力对光栅产生干扰。即使光纤和毛细钢管在胶粘处有微小的弹性形变，光纤光栅传感器在使用过程中如果受到外力的作用时，也只会将应力转移到光纤和毛细钢管上，不会对处于保护状态下的光纤尾端的光栅产生影响，因此封装效果非常理想。双头封装则不同，尽管环氧树脂AB胶在毛细钢管的两端口将光纤和毛细钢管粘接成一体，当光栅的两端受拉时，环氧树脂胶难免会在轴向产生微小的形变，因而会对光栅的波长产生一定的影响。

3.2毛细钢管封装光纤光栅的温度传感特性

为了保证封装的光纤光栅能够均匀地感应温度变化，采用水浴法对封装好的光纤光栅传感器进行温度标定即将两根单头封装的FBG1和FBG2（中心波长为1 285 nm）和两根双头封装的FBG3和FBG4（中心波长为1 315 nm）置于盛满沸水的大烧杯中部，避免光栅接触到烧杯内壁。在紧靠光纤光栅的水中放置一支高精度水银温度计。同时为了更好地调节与保持温度，采用降温的方式测量光纤光栅的温度传感特性，随着烧杯中沸水的温度从80 ℃缓慢下降到到40 ℃，每下降2 ℃为一个单位，在降低到预定温度时迅速记录四根光纤光栅相应的中心波长数据，取多次采集的数据的平均值，得到封装光纤光栅波长与温度的关系曲线。

光纤光栅传感器的温度灵敏度系数KT计算公式为

对于一般的石英硅光栅，FBG传感器的热膨胀系数α和热光系数ξ分别为0.55×10-6 ℃-1和6.3×10-6 ℃-1。已经实际测得FBG1、FBG2、FBG3和FBG4的初始波长分别为1 285.414，1 285.483，1 315.478，1 315.995 nm，可以算出四个相应的理论温度灵敏度系数，如表1所示。图3为封装光纤光栅波长与温度的关系。

图3（a）为单头封装的光纤光栅FBG1在降温过程中的温度波长特性曲线，线性相关系数分别为0.999 89，其波长与温度的线性拟合方程为y=0.008 56x+1 285.167 49。图3（b）为单头封装的光纤光栅FBG2在降温过程中的温度波长特性曲线，线性相关系数为0.999 78，其波长与温度的线性拟合方程为y=0.008 49x+1 285.237 4。单头式保护型封装FBG1和FBG2温度传感器的温度灵敏度系数分别为8.56 pm/℃和8.49 pm/℃，与裸光栅温度灵敏度系数8.805 pm/℃相比，偏差分别为2.78%和3.58%，同时封装的光纤光栅传感器良好的线性拟合度保证了在实际工程应用中对溫度测量的准确性。单头式保护封装工艺非常简单，成本较低。

图3（c）和3（d）为双头封装的光纤光栅FBG3和FBG4在降温过程中的温度波长特性曲线，可以看出温度和波长依然保持相当高的线性相关度，FBG3的线性相关系数为0.999 89，FBG4的线性相关系数有所下降，但仍然达到0.997 73。二者的波长与温度的线性拟合方程分别为y=0.008 5x+1 315.243 3和y=0.008 49x+1 315.836 88。双头式保护型封装FBG温度传感器的温度灵敏度系数分别为8.50 pm/℃和8.47 pm/℃，与裸光栅理论温度灵敏度系数的偏差分别为5.67%和6.05%。

4结论

本文基于光栅温度补偿问题提出了两种适用于埋入复合材料的光纤光栅温度传感器封装方法，通过拉伸试验检验了封装的效果，并采用水浴法分析了毛细钢管封装后的光纤光栅的温度特性。结果表明，提出的单头式封装方式无论是封装效果还是温度灵敏度特性都较双头式封装更好。两种封装后的光纤光栅依然保持着非常好的波长与温度线性关系，线性拟合度均达到0.997以上，并且均得到很好的重复性，封装工艺简单，成本低廉。同时经该封装方法制作出来的光纤光栅传感器尺寸很小，最大限度地发挥了光纤光栅传感器体积小的优势，适用于一些对传感器尺寸和兼容性要求较高的场合，拥有极为广阔的应用前景。

参考文献：

[1]ECKE W， LATKA I WILLSCH R et al. Optical fibre grating strain sensor network for spacecraft health monitoring[J].Measuremeat Science and Technology 2001 12： 974980.

[2]FRIEBELEE J. Fiber Bragg grating strain sensors： present and future applications in smart structures[J]. Optics and Photonics News 1998 9（8）： 3337.

[3]KALAMKAROVA L， FITZGERALD S B MACDONALD D O et al. On the processing and evaluation of pultruded smart composites[J]. Composites Part B： Engineering 1999 30（7）： 753763.

[4]DEGRIECK J， DE WAELE W VEERLEYSEN P. Monitoring of fibre reinforced composites with embedded optical fibre Bragg sensors with application to filament wound pressure vessels[J]. NDT & E International 2001 34（4）： 289296.

[5]赵启林，杨洪陈浩森. 光纤光栅应变传感器的温度补偿[J]. 东南大学学报（自然科学版） 2007 37（2）： 310314.

相变材料封装技术的研究进展篇7

关键词：相变材料,微胶囊,纳米胶囊,可聚合乳化剂,复合相变材料

0 引言

相变材料(PCMs)在其物相变化过程中,可以吸收环境的热(冷)量,并在需要时向环境放出热(冷)量,从而达到能量储存与释放以及调节周围环境温度的目的。相变材料在使用中存在一些致命缺陷,如腐蚀性、不稳定性、过冷、传热性能差等,特别是传热性能差,其是大规模应用的主要技术瓶颈。通常有机相变材料导热系数K值一般在0.1 W/(m·K)左右,而无机相变材料K值在0.5W/(m·K)左右。如何提高导热系数以提升相变材料储能、放热功率或储能容量,也是需要探究的重要课题。一般地,固-液相变潜热要远大于固-固相变,但是固-液相转变材料在液态时易于流动泄露,这会带来环境污染、设备腐蚀等一系列问题,因此需要解决的问题是如何防止相变材料的泄露。为了解决这些问题,许多研究者对相变材料采用不同的封装技术或者对其进行改性,并取得了良好的效果。本文综述了近年来相变材料封装技术,并且分别介绍了其制备方法、特点及研究进展。

1 相变材料胶囊化

胶囊化是一种用成膜材料(囊壁)把固体或液体(囊芯)包覆使其形成微小粒子的技术。囊壁的包覆能有效解决PCMs的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题,同时增大传热面积,防止相变物质与周围环境反应,控制相变时体积变化,提高相变材料的使用效率[1]。因此,胶囊相变材料已成为目前最具发展潜力的一类相变储能材料。

胶囊相变材料按照尺寸可分为微胶囊和纳米胶囊,本文在课题组工作的基础上,就近年来胶囊相变材料的制备方法和发展状况进行了综述,探讨了其存在的问题并且展望了未来的发展方向。

1.1 微胶囊(MEPCMs)技术

微胶囊技术是近50年发展起来的新材料制备技术,微胶囊的大小一般为1~1000μm,可以呈现各种形态,如球形、谷粒形、无定形等。微胶囊的制备方法主要有原位聚合法、界面聚合法、乳液聚合法和类悬浮聚合法等,各种制备方法都具有各自的工艺特点、优点和缺点,如表1所示。

(1)原位聚合法

原位聚合法在染料、香精等材料的包囊中已得到广泛的应用。在原位聚合微胶囊体系中,单体在单一相中是可溶的,而聚合物在整个体系中是不可溶的,因此,聚合反应在芯材液滴的表面发生。聚合单体首先产生低相对分子质量的预聚体,当预聚体尺寸逐步增大后,沉积在芯材物质的表面,由于交联及聚合反应的不断进行,最终形成固体的胶囊外壳,所生成的聚合物薄膜壳覆盖住芯材液滴的全部表面。

Li等[2]采用原位聚合法合成了以正十八烷为囊芯,三聚氰胺-甲醛树脂为囊壁,平均粒径为2.2μm、相变焓为144J/g的MEPCMs,其中正十八烷的包覆率为59%。熊伟等[3]采用原位聚合法制得了以石蜡为囊芯,脲醛树脂为囊壁,平均粒径为309μm的MEPCMs,相变潜热可达74.28J/g,包覆率为51.25%。采用原位聚合法制备的MEPCMs在形貌、热性能和胶囊致密性等方面都能达到使用要求,在芯材和壳材的选择上也可多样化,通过改变条件,甚至能合成1μm以下的相变胶囊。然而,在原位聚合法制备胶囊的过程中,由于单体只由一相提供,所以反应速率不大,今后的研究还应致力于简化工艺、降低成本以及工业化规模生产等方面。

(2)界面聚合法

界面聚合法是将两种含有双(多)官能团的不同活性单体分别溶解在不相混溶的分散相和连续相中,把芯材溶于分散相溶剂中,两种聚合反应单体分别从两相内部向乳化液滴的界面移动,并迅速在两相界面上进行缩聚反应,将芯材包裹,形成微胶囊。利用界面聚合法可以使疏水材料的溶液或分散液微胶囊化,也可以使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化。

Chen等[4]通过界面聚合法制备了以硬脂酸丁酯为囊芯,聚脲为囊壁,平均粒径为20~35μm的MEPCMs,其相变温度为29 ℃,相变焓为80J/g。

采用界面聚合法制备微胶囊,影响产品性能的主要因素有搅拌速度和粘度及乳化剂、稳定剂的种类与用量等,可以通过改变制备工艺改善微胶囊的性能。基于这些研究,尚建丽等[5]对界面聚合法进行了一些改进,采用多次界面聚合法分别制备了以石蜡为囊芯,聚脲和聚氨酯为囊壁的单层和双层壁材微胶囊相变材料,在相同条件下制备的双层壁材微胶囊与单层壁材微胶囊相比反应较充分,产率较高;双层、单层壁材微胶囊的相变温度分别为19.02 ℃和20.26 ℃,相变潜热分别为79.9J/g和103.8J/g,虽然双层壁材微胶囊相变潜热较小,但在温度稳定性和密封性方面均优于单层壁材微胶囊,适用于建筑用相变材料。

界面聚合法制备的微胶囊致密性好,反应速度快,条件温和,对反应单体的纯度和配比要求不高,聚合物的分子量较高。

(3)乳液聚合法

乳液聚合法也是一种常用的微胶囊制备技术,单体在水中分散成乳状液,水介质中生成的自由基进入胶束或乳胶粒中引发其中单体进行聚合,将囊芯包覆。

Wang等[6]通过紫外固化分散乳液聚合法制备了以硬脂酸为囊芯,PMMA为囊壁的MEPCMs。微胶囊表面光滑紧致,其粒径范围2~3μm为51.8%,熔化、固化的温度为60.4℃、50.6℃,对应的相变潜热分别为92.1J/g、95.9J/g。

乳液聚合具有散热好、不使用挥发性溶剂、粘度低等优点[7]。

(4)类悬浮聚合法

类悬浮聚合法是把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中,油溶性引发剂溶于单体小液滴中引发聚合包覆芯材。

Li等[8]通过类悬浮聚合法分别制备了以正十八烷为囊芯,苯乙烯-1,4-丁二醇二丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物和苯乙烯-1,4-丁二醇二丙烯酸酯-二乙烯基苯共聚物为囊壁的MEPCMs,并研究了囊壁种类、引发剂对微胶囊热性能的影响,发现囊壁的种类对胶囊的形貌有较大影响,但是对微胶囊的热稳定性影响不大。

类悬浮聚合法可避免其他方法制备的微胶囊包覆率低、粒径大、污染大等缺点。

(5)其他方法

除以上介绍的几种方法外,还有一些其他制备方法,例如,刘先之等[9]采用复乳交联法制备了以石蜡为囊芯,以壳聚糖为囊壁的新型MEPCMs,其具有很高的相变潜热,可达到110J/g,且可根据具体需要改变囊芯的温度,具有很好的热稳定性和溶剂稳定性,可作为相变储能材料使用。Zhang等[10]采用溶液铸造法制备了硬脂酸/聚碳酸酯新型MEPC-Ms,其平均粒径为0.5μm,硬脂酸包覆率为52%,熔化、固化的温度和潜热分别为60.0 ℃、51.2 ℃,91.4J/g、96.8J/g。同时研究发现,在该材料中添加质量分数为3%的铁粉,可改善其导热性,储放热速率可提高23%。

MEPCMs的核壳比例、粒径大小、粒径分布等因素直接影响其传热、传质和加工性能以及应用领域。目前,虽然对这些因素的研究已经有了初步的成果,所制备的MEPCMs在形貌和热性能方面都能满足一定的要求,但是在粒径大小及分布上还不尽如人意;所采用的芯材也基本上都是液体石蜡、正烷烃等相变温度较低的材料,极少有固体石蜡等相变温度较高的材料以及无机相变材料。因此,今后应加强对原位聚合法和界面聚合法制备MEPCMs的深入研究,丰富芯材和壳材选择的多样化,进一步优化工艺条件,并降低制备成本。

1.2 纳米胶囊(NEPCMs)技术

虽然近年来微胶囊相变材料发展较快,但是微胶囊粒径较大,反复使用后出现流体的粘度增加、容易破裂等问题,特别是当相变材料应用到电子冷却领域时,由于微通道(Mi-crochannel)很小,微胶囊尺寸相对较大,容易引起管道堵塞,因此,像电子器件这种要求精密的领域,需要发展粒径更小的纳米胶囊(NEPCMs)[11]。纳米胶囊由Narty在1970年提出并广泛应用在染料与香料中[12,13],它不仅保留了微胶囊的技术优势(当形成微胶囊时,囊芯被包覆而与外界环境隔离,它的性质能毫无影响地被保留下来,而在适当条件下,囊壁被破坏时又能将囊芯释放出来,这给使用带来许多的便利),而且弥补了普通微胶囊相变材料的不足之处。因此,近年来纳米胶囊相变储能技术研究逐渐成为一大热点。

纳米胶囊与微胶囊在制备工艺上有相同之处,方玉堂等[14]采用原位聚合法制备了以聚苯乙烯为囊壁、正十八烷为囊芯的NEPCMs,其平均粒径为124nm,相变焓达124.4J/g。张学静等[15]通过界面聚合法制备了以正十八烷为囊芯、聚脲为壁材的纳米胶囊,再以此聚脲壁材为模板,使苯乙烯与交联剂二乙烯基苯在内表面共聚形成双层壁材NEPCMs。用界面聚合法制备微胶囊与制备纳米胶囊相比,工艺基本一致,区别在于制备纳米胶囊必须使用带毛细管的细针头注射器,并把针头离液面很近,再在针头与界面之间加上高压直流电,这样才能获得纳米胶囊,否则得到的是微胶囊。

细乳液聚合法是目前常用的纳米胶囊制备工艺,它是一种特殊乳液聚合方法,其体系由单体、乳化剂、助乳化剂、水及引发剂等组成[16]。细乳液法制备纳米胶囊的基本过程是,由引发剂直接引发单体液滴聚合成粒,因芯材是单体聚合物的不良溶剂,随着聚合的进行,胶粒内发生相分离,形成以被包裹物为核、聚合物为壳的胶囊结构[17]。Abbas等[18]采用细乳液法,以正十六烷为囊芯,聚甲基丙烯酸甲酯为囊壁材料,合成了平均粒径为150nm的NEPCMs。

细乳液聚合合成纳米胶囊主要受以下几个因素影响:(1)乳化剂的种类和浓度;(2)引发剂类型;(3)助稳定剂;(4)聚合物链迁移率,主要体现在交联剂或链转移剂的影响;(5)亲水性共聚单体。针对这些因素,Shin等[19]做了相关方面的研究,选用液体石蜡为囊芯材料,苯乙烯为囊壁,重点研究了交联剂、表面活性剂、亲水性引发剂用量和石蜡与单体的比例对纳米微胶囊热性能的影响,认为奥斯瓦尔德熟化在改变粒子大小、粒子形态和纳米胶囊芯材的热容量方面扮演最重要的角色。

为了提高细乳液聚合效率,人们开始关注乳化剂的选择。与传统乳化剂相比,可聚合乳化剂除具有亲水、亲油基外,还包括一个反应性官能基团,这种反应性官能基团能参与乳液聚合反应,在起常规乳化剂作用的同时,还能以共价键的方式键合到聚合物粒子表面,成为聚合物的一部分,避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移,大大减少了乳胶膜表面的亲水基团,从而提高乳液的稳定性和改进乳胶膜的性能。可聚合乳化剂可以促进乳液聚合创新性变革,近年来,其开发与使用已成为了乳液聚合的一大研究热点[20,21,22]。表2为传统乳化剂与可聚合乳化剂的对比。

为解决乳化剂容易从胶囊表面脱落的问题,袁修君等[23]研究了可聚合乳化剂马来酸单十六酯羧酸钠(HEC16)和可聚合乳化剂α-烯烃磺酸钠(AOS)对聚苯乙烯包覆石蜡的影响。结果表明,可聚合乳化剂反应活性适中,易与苯乙烯共聚,得到的纳米胶囊粒子核壳结构明显,粒径分布较为均匀。此外,他们考察了AOS制备的纳米胶囊的冻融、力学、耐电解质、储存稳定性及聚合物壳层的强度。结果表明,在用量相同的情况下,可聚合乳化剂较传统乳化剂制备的胶囊冻融稳定性、电解质稳定性、储存稳定性好,而且具有较好的力学性能,能经受相变材料在固-液转变时体积变化引起的应力作用。

Chen等[24]用可聚合乳化剂DNS-86、HD作为助乳化剂,利用细乳液法制备了以十二烷为囊芯,PMMA为囊壁的纳米胶囊,通过FTIR、DSC、TGA、TEM测试手段进行表征,结果表明,相变纳米胶囊的热性能很大程度上取决于HD和DNS-86的加入量,HD的加入有利于十二烷的包覆,当DNS-86和十二烷的质量比达到3%,HD和十二烷的质量比达到2% 时,相变潜热和纳米胶囊的包覆率分别达到了98.8J/g和82.2%,纳米胶囊能达到较好的能量存储。刘涛等[25]采用可聚合型乳化剂HEC16,用细乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)包覆蒽醌溶剂蓝36染料的纳米色料,研究了HEC16的浓度对乳胶粒子粒径及分布、储存稳定性、耐电解质稳定性以及冻融稳定性的影响,结果表明可聚合乳化剂的使用带给胶囊优良的性能。

人们在纳米胶囊的制备工艺上进行了多种探索,如Ra-banel等[26]利用LBL自组装技术,以多元酯为囊芯,选择表氯醇交联支链淀粉胶包埋,然后将核材料选择性降解,制备了水凝胶中空纳米胶囊。Krober等[27]将超临界二氧化碳流体作为壁材的溶剂及囊芯的运送流体,先将囊芯放入流化床中,用二氧化碳流化,当反应达到热平衡时,壁材在萃取釜中溶于超临界二氧化碳流体,通过喷嘴在流化床中雾化、膨胀、结晶,壁材沉积在囊芯的表面,形成颗粒无团聚现象的纳米胶囊。Lazko等[28]利用单凝聚法,以大豆球蛋白作壁材,对十六烷进行纳米胶囊化封装。

虽然细乳液聚合研究已有几十年的历史,但是将其用于纳米胶囊的制备近几年才有报道。今后应不断完善细乳液聚合法制备纳米胶囊的工艺条件,进一步提高产品性能。同时,加强对其他乳液聚合方法制备纳米胶囊的研究,特别是微乳液聚合法。

Davies等[29]使用微乳体系,通过微乳液聚合法制备了氰基丙烯酸酯纳米胶囊;朱银燕等[30]以癸基聚葡糖苷为表面活性剂、氯氰菊酯为油相内核,O/W型微乳液为模板,以明胶和阿拉伯树胶为包裹材料,采用复凝聚法制备出纳米胶囊。值得注意的是,由于微乳液独特的性质,其作为崭新的聚合介质,已引起了国内外学者的广泛关注。

1.3 相变胶囊的应用

相变储能胶囊不仅具有良好的贮热性和温控性能,而且其粒径小,因而更容易分散到液体和固体中,具有广阔的应用前景。

在建筑领域,将纳米胶囊相变材料混入砖瓦、墙板及天花板等建筑结构材料中,可以贮存太阳能,因此适合在温差较大的地区使用。同时,通过电力“移峰填谷”[31,32],也可以有效地缓解用电紧张。

利用相变材料的吸热和放热现象,可以制成含有微纳米胶囊相变材料的调温纤维以调节服装及周边的温度,减小皮肤温度的变化,延长穿着的舒适感[33]。展义臻等[34]将制得的聚脲型相变微胶囊和海藻酸钠共混纺丝,制备出相变调温海藻纤维。把海藻纤维制成透气且随外界温度变化的调温医用敷料等,对伤口的愈合速度与效果都有很好的辅助作用。

相变材料特有的大潜热以及在相变点附近近似恒温的特性,使其可用于调控目标的温度,以改变目标的热红外辐射强度。已有研究表明,相变材料具有一定的热红外伪装能力[35],因此可以将相变微胶囊制成涂料,并作为热屏障材料在红外隐身领域中应用。孙浩等[36]制备了以脲醛树脂为壁材的石蜡(多种烃类混合物)微胶囊,其的确显示出一定的红外遮蔽性能和示假功能。

胶囊相变材料能有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题,可改善相变材料的应用性能、拓展相变蓄热技术的应用领域,未来应用前景广阔。

2 相变材料复合化

复合相变储能材料是指将相变材料与载体物质相结合,形成一种外形上可保持固体形状、具有不流动性的相变材料,其可代替固-固相变材料。这类相变材料的主要组成有两种:其一是工作物质成分,即相变材料,利用其相变来进行储能、放能,它包括各种相变材料,但用得较多的主要是固-液相变材料,如羧酸类和石蜡类;其二是载体物质,其作用是保持相变材料的不流动性和可加工性,载体物质的熔化温度要求高于相变材料的相变温度,使工作物质在相变范围内保持其固体的形状和材料性能。复合相变材料制备方法可以分为以下4种。

2.1 与多孔基复合

利用具有大比表面积微孔结构的无机物作为支撑材料,通过微孔的毛细作用力,将液态的有机物或无机物相变储热材料(高于相变温度条件下)吸入到微孔内,形成有机/无机或无机/无机复合相变储热材料。多孔基相变材料利用多孔介质内部孔隙小的特点,将相变物质分散成很小的颗粒,借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中储藏的可靠性,使其在发生固液相变时不发生液体泄漏,同时利用多孔介质导热率高的特点提高换热效率。

选择多孔介质时通常需要考虑它的结构特点(孔径分布、孔的形状、孔与孔的连接性)及其与相变物质的兼容性,可供选择的多孔介质有石膏、膨胀粘土、膨胀珍珠岩、膨胀叶岩、多孔混凝土等。

孙凯等[37]以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热,其储热时较纯石蜡减少了66.7%~76.7%,放热时间缩短82.2%。LiMin等[38]制备了石蜡-膨胀珍珠岩复合相变材料,研究表明采用真空吸附可使石蜡在珍珠岩中分布均匀。

2.2 共聚法

为克服复合相变材料易产生相分离以及泄漏的缺陷,研究工作者采用化学法制备复合相变材料,主要是采用接枝共聚与嵌段共聚的方法,把具有储能功能的基团键联到高分子的主链或侧链上,制备出固态相变材料,使用最多的相变材料是聚乙二醇(PEG)。采用化学方法制备的相变材料是一种真正的固-固相变材料,材料的热稳定性优良,储能效果好,便于加工,使用安全,具有很大的实际应用价值。已有报道的主要有纤维素接枝共聚物、聚酯类接枝共聚物、聚苯乙烯接枝共聚物、硅烷接枝共聚物[39,40]等。目前,该类材料主要应用在保暖纤维方面。

2.3 纳米技术

Salyer I[41]通过溶胶-凝胶法将相变材料硬脂酸嵌入到SiO2纳米层空间中,得到硬脂酸/SiO2纳米复合定形相变材料。这类材料一般具有较高的相变潜热,含硬脂酸47% 的材料潜热可达196.8kJ/kg,且具有较大的导热系数。该粉末状脂肪酸/SiO2复合相变材料可以作为填料与水泥等建筑材料混合,成为具有温度调节功能的建筑材料。武克忠等[42]将固-固相变材料多元醇与蒙脱石进行复合,蒙脱土有利于多元醇蓄热时的热传导和减少过冷度,并避免了多元醇在高温下的升华以及与周围介质发生化学反应。张正国等[43]选用液相插层法,制得有机相变物/膨润土纳米复合储热材料。

2.4 烧结法

烧结法是将载体基质和相变材料球磨成直径小于几十微米的粉末,然后加入添加剂压制成型,最后在电阻炉中烧结得到储能材料,该方法主要用于制备无机盐/陶瓷基复合储热材料[44,45]。

传统的制备方法主要有熔融共混法、浸入法及混合-成型-烧结法。Zhang等[46]介绍了真空泵注入法,该方法利用真空泵抽出多孔介质内空隙中的空气,造成多孔介质与熔融状态下相变材料液面的压差,利用压差将相变材料注入到多孔介质中,该方法将制备时间缩短至原来的1/2,经DSC分析,相变物质的体积分数提高到65%,既提高了储能密度,又解决了泄漏问题。

Li等[47]采用熔融插层法制备出石蜡-膨润土复合相变材料,通过表面有机改性处理,膨润土的层间距发生变化,使得石蜡可以吸附在膨润土的层结构中,并未发生渗透。

3 展望

采用胶囊化技术制备微/纳米胶囊相变材料,能有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题。国内外学者对相变胶囊的制备工艺(包括芯壁种类、芯壁比例、粒径大小、粒径分布等)、储热性能和稳定性等进行了卓有成效的研究,但从目前的研究来看,胶囊相变材料的制备与应用还存在以下几点问题:(1)胶囊包覆率不高,且存在一定程度的泄漏;(2)壁材多为有机高分子聚合物,聚合物较低的导热系数严重制约其传热性能;(3)应用相对专一。因此,丰富芯材和壁材的选择,开发新型有机/无机复合型壁材、可应用于不同领域的相变胶囊以及其商品化应用;进一步优化工艺条件,提高包覆率,降低制备成本;如何强化在长周期使用下的使用性能以及使用性能和结构间的关系等依然是今后研究的重点。

COB集成封装技术相关专利分析篇8

COB是指将裸芯片直接粘结在印刷电路板上,然后进行引线键合,再用有机胶将芯片和引线包封保护的技术,和常规封装技术相比,COB技术封装密度高、工序简单。

专利分析数据来源,中外专利数据库服务平台(CNIPR),检索路径:(1)检索范围,中国AND检索表达式,摘要=(cob and led);(2)检索范围,世界AND检索表达式,摘要=(chip and on and board and led)

1专利趋势分析

在COB封装技术领域,专利申请在2008年之前数量很少,从2008年专利申请量逐年上升,并从2010年进入专利申请量上升快速通道,到2011年达到了专利申请数量的高峰,由专利申请量的变化趋势可窥见COB技术发展趋势,即从2008年起COB封装就开始生产,但到2009年底,COB封装的产品仍然无法达到相应的效果,且散热问题依旧无法解决,很多企业减缓研发和生产。直到2010年下半年,COB封装散热问题才得到妥善解决,高功率照明、球泡灯对COB需求逐渐升温,且随着封装工艺技术的不断提升,COB封装成本低、光效高的优势逐渐显现,2011年COB封装已被各大封装企业认可。如图1所示。

世界范围内的专利申请量从 2004年起逐年增多, 2006～2007年专利量达到高峰,但 2009年到至今专利量有所回落。如图2所示。

结合图1,世界范围内的COB专利申请的年份明显早于国内的专利申请年份,可见,国内在COB领域内的研发相对较晚,主要是跟随世界上大公司的研发脚步。

2 技术构成分析

COB集成封装技术专利申请主要集中在照明F21及基本电器元件H01类,即LED照明及LED的电子元器件,其中H01类的专利申请量占总申请量的34%,F21类的专利申请量占总申请量的52%,其余的专利申请分布在其他类不包含的电技术H05类7%及其他类7%。

随着COB技术在电子元器件的开发基础上,COB集成封装的LED照明应用应运而生并快速发展,而且在专利申请数量上超过在COB集成封装电子元器件上申请的专利数量。如图3,4所示。

F21—照明;H01—基本电器元件;H05—其他类不包含的电技术

3 申请人构成分析

国内在COB集成LED技术领域,研发成员既有专业的LED封装、照明企业,也有研究所和个人,值得注意的是,在进行专利申请人分析及跟踪检索时,由于有些企业出于专利申请策略的考虑,有时会以个人而不是公司的名义申请专利,因此当申请人为个人而且该个人申请的专利数量相对较多时,要注意该个人申请人是否有公司为依托。如表1所示。

从表1还可看出,各专利申请/专利权人所拥有的专利数量相对平均,没有个别专利权人有非常明显的绝对优势。由此说明,我国LED企业在COB技术领域还缺乏系统的研究,还没有形成对COB技术完整的专利布局,仅局限于零星的专利申请。本表中,从专利申请/专利权人分布的地域、区域分析,大部分专利申请/专利权人地域分布于我国的东南、长江珠三角位置,即在COB技术集成封装LED的研发上,东南部的企业起步较早,研发实力相对雄厚。

全球在COB集成LED技术领域的专利主要集中在韩国和日本,专利权人为韩国的SAMSUNG ELECTRO MECH、SEOUL SEMICONDUCTOR CO LTD.及日本的ROHM CO LTD、PANASONIC ELEC WORKS CO LTD、CITIZEN ELECTRONICS、TOSHIBA CORP等全球知名的半导体生产企业。与国内企业COB专利申请相比较,这些韩、日企业拥有专利的数量大,形成了严密的专利布局。

4 相关专利摘录

(1) 名称:大功率LED的COB矩阵封装结构[1]

专利号:CN201120291557.7

国际专利分类号:H01L25

申请人/专利权人:深圳市蓝谱里克科技有限公司

摘要:本实用新型公开了一种大功率LED的COB矩阵封装结构,包括一个LED基板,其特征在于,所述的LED基板上设置有一个以上的LED矩阵,所述的LED矩阵内部设置有一个以上的LED晶片,每个LED矩阵都设置有一个独立的镜头进行聚光,每个LED矩阵内的LED晶片都是使用串联方式连接,本实用新型每个LED矩阵加装镜头后相当于一个独立的大功率LED芯片,LED晶片直接固定在陶瓷覆铜板或者绝缘层导热系数足够高的铜基板上。这样,一方面节省了LED芯片封装的费用,另一方面,提高了LED的散热效率,既节约了加工成本,又延长了LED的使用寿命。如图5所示。

(2) 名称:1种采用COB封装的发光器件及其制造方法[2]

专利申请号:CN201110076460.9

国际专利分类号:H01L33

申请人/专利权人:晶科电子(广州)有限公司

摘要:一种采用COB封装的发光器件,其包括至少一LED芯片、至少一衬底和一电路板。该LED芯片具有一N极和一P极,在该N极和P极的表面覆盖一电极层。每一个衬底的上表面设置了二衬底焊垫,用以分别与该LED芯片的N极和P极电连接。该电路板包括一基板、一导电层和一绝缘层,该基板具有至少一空腔,该导电层覆盖在该基板的上表面并部分延伸至空腔上方,该绝缘层覆盖在该导电层的上表面。该LED芯片倒装在该衬底上,该LED芯片的N极和P极表面的电极层分别与该衬底的二衬底焊垫连接;该衬底设置在该电路板的空腔内,且该衬底的二衬底焊垫分别通过一金属焊球与该电路板在空腔内的导电层连接。本发明的发光器件成本低,良率及可靠性高。如图6所示:

(3) 名称:COB面光源封装结构[3]

专利号:CN201120388937.2

国际专利分类号:H01L33

申请人/专利权人:杭州友旺科技有限公司

摘要:本实用新型涉及一种COB面光源封装结构,包括金属基板,金属基板上设有塑料构件,金属基板与塑料构件构成一个向上的反射凹杯,塑料构件内封装有导电片,金属基板的底面固定有一个或多个LED芯片,LED芯片的电极通过导线与导电片连接,导电片连有引脚导电端,反射凹杯的空腔内设有填充树脂。实用新型有益的效果是:直接在高导热率金属基板上使用小功率LED芯片集成封装,可以分散热量、改善出光效果,出光面一致性好、无色斑、无眩光、光衰小。如图7所示。

(4) 名称:COB模块的封装保护方法[4]

专利申请号:CN201010579339.3

国际专利分类号:H01L21

申请人/专利权人:三星半导体研究开发有限公司

摘要:本发明公开了一种板上芯片封装(COB)模块的保护封装方法,该方法包括以下步骤:在卡片中形成适于板上芯片封装模块的槽;在所述槽中滴入胶水,所述胶水具有保护和粘结作用;将板上芯片封装模块嵌入到所述槽中;使胶水固化。如图8所示。

(5) 名称:COB封装及其制造方法[5]

专利号:CN200710087311.6

国际专利分类号:H01L33

申请人/专利权人:三星电机株式会社

摘要:本发明一个方面的特征在于晶片贴板(COB)封装的制造方法。该方法可包括:(1) 将干膜层压在载体膜上,所述载体膜的一侧层压有薄金属膜;(2) 通过曝光和显影处理根据电路线使干膜形成图案,并形成焊球盘和电路线;(3) 去除干膜;(4) 在除形成有焊球盘的部分以外的部分层压上部光致成像阻焊剂;(5) 蚀刻形成在未层压上部光致成像阻焊剂的部分上的薄金属膜;(6) 通过倒装焊接将半导体芯片安装在焊球盘上;(7) 用钝化材料模制半导体芯片;去除载体膜和薄金属膜;(8) 将下部光致成像阻焊剂层压在焊球盘的下面。由于使用晶种层形成电路图案,因此根据本发明的晶片贴板(COB)封装及其制造方法可设计高密度电路。如图9所示:

5 结束语

一个技术领域的专利分析往往折射出该领域的技术发展路线,为本领域的技术人员提供研发上的专利技术情报。从文章中摘录的相关专利上看,专利内容侧重利于COB散热封装结构研究,在COB封装基板方面,专利CN201120291557.7揭示了LED晶片直接固定在陶瓷覆铜板或者绝缘层导热系数足够高的铜基板上,提高了LED的散热效率;在COB封装芯片方面,专利CN201120388937.2揭示了直接在高导热率金属基板上使用小功率LED芯片集成封装;在COB封装工艺上,专利CN200710087311.6揭示了倒装焊接LED的晶片贴板(COB)封装及其制造方法。从专利申请量的发展趋势上看,2011年国内在COB技术上申请的专利急剧增多,说明在技术进步的基础上,COB集成封装LED技术已成为国内LED企业研发的热点。

摘要：从专利分析的视角对基板上直接固定芯片(Chips on baord,COB)集成封装发光二极管(LED)技术进行分析介绍,从专利历年申请数量趋势分析、技术构成及专利申请/专利权人构成分析等几个方面对COB技术的专利布局情况进行系统总结,并简介一些重要的相关专利。

关键词：基板上直接固定芯片(COB),集成封装,发光二极管(LED),专利分析,专利摘录

参考文献

[1]张河生.大功率LED的COB矩阵封装结构.中国,ZL201120291557.7[P].2012-03-12.

[2]赖燃兴,王瑞珍,曹健兴.一种采用COB封装的发光器件及其制造方法.中国,CN201110076460.9[P].2011-09-14.

[3]杨军.COB面光源封装结构.中国,ZL201120388937.2[P].2012-06-06.

[4]顾立群.COB模块的封装保护方法.中国,CN201010579339.3[P].2012-06-06.

封装技术篇9

1 柔性OLED介绍

F-OLED由制备在柔性村底上的阳极、阴极和夹在它们之间的有机功能层构成,为三明治结构,其中有一侧为透明电极,以便获得发光面[2]。F-OLED是极具发展前景的显示、照明技术之一,成为当前显示技术领域的研发热点。目前柔性显示器按照显示技术主要有“类电子纸”和“OLED/LCD显示技术”两种,对于类电子纸显示技术来讲,其中的电泳显示技术比较成熟,可应用于电子阅读器产品上;而OLED/LCD显示技术因具有全彩动画特性,可应用于电视、智能型手机等电子产品中。OLED/LCD主动显示技术目前尚在发展中,大家都将OLED显示技术为研发重点,为柔性主动显示器目前主流发展重点。

目前, 柔性显示衬底可以选用金属薄片、薄玻璃、聚合物基片及超薄玻璃—聚合物系统等, 由这3种材料制作的F-OLED显示器具有能够弯曲或卷成任意形状的能力。而F-OLED器件的制备工艺及器件结构与衬底有着很大的关系,选择何种类型衬底决定了显示屏的工艺路线、成本、清晰度等。表1为3种衬底各自的特点[3]。

注:①“×”代表不具备此项特点;②“○”代表具备此项特点。

最新的研究表明,可以在聚合物衬底上制备2.8 in的128×64单色F-OLED显示屏,在驱动电压12 V时屏体亮度达到120 cd/m2。

2 OLED封装技术

由于OLED器件的固态层非常薄,故OLED对于水、氧气和污染物极度敏感,如果将其暴露在水或氧气中就会氧化,从而产生黑点,这样就影响了OLED器件的发光稳定性,直接影响了发光寿命,如何避免它们对器件的影响是柔性OLED要考虑的重要因素。由于金属和玻璃封装都不适合柔性器件的封装,所以封装技术的研究和开发是柔性OLED发展的主要课题之一。表2为各种延长OLED器件寿命的方法进行比较。

OLED封装技术是将OLED材料从外部的环境进行隔离从而达到保护效果的技术,封装技术一般分为metal CAN、Glass、薄膜和Hybrid封装技术等。封装图如图1所示。

3 柔性OLED薄膜封装技术

对于F-OLED来讲,原来的封装方法由于其盖板不可卷曲,故不可使用。一般有单层薄膜封装和多层薄膜封装两种封装方式。

1) 单层薄膜封装技术

该封装技术大都用等离子体化学气相沉积或真空蒸镀技术,在基板上和器件上制备一层阻挡层,这样就可以阻挡水和氧气的渗透[4]。如果要用该封装技术对F-OLED进行封装,要采用几乎没有小孔和晶粒边界缺陷无机物薄膜,这样它的密封性会更好。

2) 多层薄膜封装技术

这种封装方法一般是在聚合物基板和OLED上采用多层薄膜包覆密封,也就是Barix封装技术。Barix封装技术是Vitex Systems公司研发出的封装技术。Barix封装技术是用聚合物层和陶瓷层堆叠方法对F-OLED进行密封的封装,总厚度仅为3 μm。Barix封装技术的结构如图2所示。相对传统的封装技术,Barix封装技术具有低成本、更轻、更薄的优点,由于OLED采用电流驱动的方法,则流过发光物质的电流总量对OLED寿命有很大影响,效率更高的顶部发光显示器只需要很小的电流,因此可以延长OLED器件的寿命。笔者认为,Barix封装技术可能会拓展显示产品的应用领域,并会给人们全新的理念。

4 F-OLED器件中的干燥剂

将干燥剂放进F-OLED器件内部中,能够吸收器件内部的水分,以延长器件的寿命。干燥薄膜,可以减少器件内黑斑的形成, 提高OLED器件的发光稳定性。但是该干燥剂薄膜在制作过程中需要经过较高的温度处理,比较难以实现,需要研究者们继续研究开发。

5 小结

USDC称,GE已通过批量模式的等离子体增强化学气相淀积工艺成功开发出一种适用于多种OLED架构的超高柔性薄膜封装工艺。它能够通过卷到卷(R2R)等低成本高产能工艺来实现轻巧、柔性且坚固的平板显示设备。从而提高了F-OLED的市场竞争力。

延长F-OLED的寿命还需要各项技术的不断研发。尽管到目前为止,OLED的寿命、光效和价格问题还需要时间去进一步研发,但是随着技术的不断进步,相信OLED发展的瓶颈一定会得到突破。随着封装技术的不断发展,使用寿命的不断延长,相信F-OLED会在显示领域中占有不可替代的地位。

摘要：有机发光二极管(OLED)是最具发展潜力的显示技术之一,而器件的使用寿命短的缺点影响了OLED的发展。有机电致发光器件在柔性衬底上的制备是下一代显示技术发展的重要方向。介绍了柔性OLED及封装技术和金属薄片、聚合物基片及超薄玻璃—聚合物系统的特点,OLED器件的有效封装可以延长器件的寿命。

关键词：柔性有机发光二极管,柔性显示,封装技术

参考文献

[1]李天华.柔性显示实现的关键技术[J].电视技术,2009,33(8):25-29.

[2]TANG C W,VANSLYKE S A.Organic electroluminescent iodes[J].Applied Physics Letters,1987,51(12):913-915.

[3]陈金鑫,陈锦地,吴忠帜.白光OLED照明[M].上海:上海交通大学出版社,2011.

FBG传感器封装技术的进展篇10

光纤光栅自从1978年问世以来就一直为人们所重视,它对包括光纤通信、光纤传感器和光学信号处理等在内的其它光纤领域有着深远的影响。光纤光栅具有体积小[1]、波长选择性好、不受非线性效应影响、偏振不敏感、易于与光纤连接、便于使用和维护、带宽宽、附加损耗小、耦合性好等诸多优点,并且其制作工艺比较成熟,易于形成规模生产,成本低,因此具有良好的实用性。然而,裸光纤光栅灵敏度不高,且其直径只有125 μm,在恶劣的工程环境中容易损伤,非常脆弱,尤其是抗剪能力差,所以不能直接用于实际工程,只有对其进行保护性的封装之后才能使用。因此光纤光栅的封装或增敏处理,成为光纤光栅传感器实用化的一个非常重要的环节。

1 光纤光栅的工作原理

光纤光栅是由紫外光写入到光纤纤芯中形成的全息衍射光栅,作为一种相位光栅,其纤芯折射率呈周期性变化。根据耦合模理论,当宽带光在FBG(Bragg光纤光栅)中传输时,满足Bragg相位匹配条件的光被反射,反射光的中心波长为λB=2neffΛ,其中λB为Bragg波长;neff为FBG的有效折射率,即折射率调制幅度的平均值;Λ为FBG的周期。可见,FBG的反射波长取决于有效折射率neff和光栅周期Λ,当FBG所处环境的温度、应力或其他物理量发生变化时,FBG的周期Λ或有效折射率neff也随之改变,从而使反射光波长发生变化。通过测量反射光波长的变化,就可以获得待测物理量的变化。

若只考虑FBG受到轴向应力的作用,则应力变化对Bragg反射波长的影响主要体现在两方面:弹光效应使折射率变化,应变效应使光栅周期变化。若只考虑FBG受到温度的影响,温度变化对Bragg反射波长的影响也主要体现在两方面:热光效应使折射率变化,热膨胀效应使光栅周期变化。假设应变和温度分别引起Bragg反射波长的变化是相互独立的,则两者同时变化时,Bragg反射波长的变化可表示为[2]:

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式中KT为温度灵敏度系数,Kε为应变灵敏度系数,Pe为弹光系数,ε为轴向应变,α为线膨胀系数,ζ为热光系数,ΔT为温度的变化量。

理论上只要测到两组Bragg反射波长变化量就可同时计算出应变和温度的变化量。对于其他的一些物理量,如加速度、振动、浓度、液位、电流、电压等,都可以设法转换成温度或应力的变化,从而实现这些物理量的测量。此外,通过在FBG上涂覆特定的功能材料,如压电材料,也能实现对电场等物理量的间接测量。但是由于采用的光纤不同、写入光栅的工艺以及退火工艺的差别,不同FBG的传感灵敏度会有差异,尤其是FBG经过封装以后,封装材料会极大地改变其传感特性,因此封装后的FBG必须经过标定才能用于实际传感测量。

2 现有FBG封装方法的不足

目前,FBG封装最常用的方法主要有两种:a.FBG直接粘贴在基底材料上,典型的为贴片封装[3]。该方法是采用一种耐高温有机胶将FBG封装于铍青铜基底材料上,基底材料的线膨胀系数比FBG的大,以提高其温度灵敏度系数。b.利用模具或管材灌封,典型的为毛细钢管封装[4]。该方法是将毛细钢管套在FBG上,中间灌封改性丙烯酸酯,然后放入烘箱进一步烘干、固化。在不改变FBG应变灵敏度系数的同时,提高其温度灵敏度系数,为FBG在温度测量的应用提供了一个很好的封装方法。由于毛细钢管的直径太小,不利于改性丙烯酸酯的灌封,而将FBG粘在基底上的封装方式,会造成FBG的线膨胀不均匀,因此这两种封装方法都不是很理想。为了弥补上述方法的不足,研发人员在封装结构、封装材料以及封装黏结剂方面加以改进,以期获得更为理想的封装效果。

3 黏结剂的研发

FBG封装时黏结剂的选择十分重要,若黏结剂的黏结强度不够,会影响封装的质量、传感器的使用寿命和在恶劣环境中工作的能力。由于环氧胶黏剂黏附力强、收缩率较低、化学稳定性好,因而在早期研究中有很多研发人员将其用作FBG封装黏结剂。但环氧胶黏剂的玻璃化转变温度较低,耐温性能较差,固化收缩所产生的应力较大,FBG粘贴后易出现啁啾效应等缺陷也十分突出;此外,如直接用环氧胶黏剂在脆性基底材料上封装FBG,容易拉裂基底材料;还有不容忽视的一点是环氧胶黏剂的添加剂有毒。综上所述,环氧胶黏剂并不是一种最好的黏结剂,尚需进一步改进。周红等人提出在环氧胶黏剂中填加纳米SiO2、TiO2和SiC粒子[5],一方面可提高环氧胶黏剂中共价键的结合力,另一方面也可提高其交联密度。图1为纳米SiO2粒子与环氧胶黏剂结合的示意图,图2为纳米单体粒子与环氧胶黏剂互穿网状结构示意图。纳米改性后的环氧胶黏剂耐温性能好,在高温(300 ℃以上)、高压(40 MPa以上)时黏结强度高,且韧性同步提高,固化收缩率进一步减小,具有应变胶的特性,应注意纳米SiO2、TiO2和SiC粒子的最佳掺入比例,避免比例不恰当导致胶黏剂性能下降。改变纳米粒子的掺入比例可调整胶黏剂的力学性能,以适应不同的基底材料。采用改性后环氧胶黏剂黏贴封装的FBG温度传感器和FBG压力传感器的实验和现场测试结果表明,FBG粘贴牢固,而且不会引起FBG啁啾,封装后的FBG传感器能适用于高温、高压和强腐蚀等恶劣环境。此外,改性后环氧胶黏剂也可作为FBG传感器的密封用胶。

刘春桐等人提出了一种全金属封装法,用焊接技术取代黏结剂[6],具体封装过程是:先将焊锡置于一小金属盒内,然后将FBG固定于金属盒的中心轴线位置,用酒精灯外焰对金属盒加热进行锡焊,使其将FBG完全封住,再撤去酒精灯,待锡块完全冷却至室温,即完成了对FBG的全金属封装。利用水浴加热法对全金属封装后的FBG传感器进行温度特性的研究,如图3所示。实验结果表明,在19～60 ℃的温度范围内,全金属封装后的FBG的温度灵敏度系数为34.0 pm/℃,是封装前的3.3倍,且有较好的重复性,可以制作出适合长期使用的高品质FBG传感器。并且全金属封装法避免了利用聚合物作为衬底材料或黏结剂进行封装的FBG传感器在长期使用过程中出现聚合物的蠕变、老化等问题,确保了FBG传感器的传感性能。但这种全金属封装法会使FBG产生较为严重的啁啾效应,但通过对FBG作退火处理等方法可以减少其啁啾程度,能获得较好的效果。

由此可见,上述两种方法虽然仍存在缺陷,但相比以前的一些封装黏结剂均有了很大的提高,也取得了不错的效果。

4 封装材料的研发

封装材料的性能参数(包括泊松比、弹性模量、线膨胀系数及封装厚度)与FBG材料的性能参数不一致,往往会造成FBG封装后的温度灵敏度系数与裸FBG有很大不同。文献[7]表明,FBG温度灵敏度系数随着封装材料的线膨胀系数、泊松比及封装厚度的增大而增大。因此,采用线膨胀系数较大的增敏材料封装FBG是增加其温度灵敏度系数的有效途径。

基于上述原理,不少研发人员提出了各自不同的设计方案。于秀娟等人提出了铜片封装工艺,利用线膨胀系数较大的铜做封装材料,将FBG用双组分的M-Bond 610胶封装在刻有细槽的铜片内部[8]。铜片封装的FBG结构如图4所示。实验结果表明,与裸FBG的测试结果相比,铜片封装工艺基本不改变FBG的应变灵敏度系数,但是温度灵敏度系数却提高了2.78倍。铜片封装FBG可探测的最小应变和温度变化分别为1 μm和0.03 ℃,十分便于工程应用。铜片封装的FBG传感器结构简单,而且容易固定在被测物体上,利用复用技术可以构成FBG传感网络,检测大范围空间的应变和温度等物理量,因此比较适用于航空航天结构、复合材料、土木工程建筑结构等的健康监测。

刘春桐等人提出了FBG的铝合金箔片封装工艺,其采用DG-3S改性环氧胶将FBG粘贴在下基片上刻出的细槽中,用厚度为0.1 mm的铝合金箔片作为衬底材料[9]。铝合金箔片封装的FBG结构如图5所示。实验结果表明,铝合金箔片封装的FBG传感器与裸FBG相比,应变灵敏度系数提高了1.2倍,温度灵敏度系数提高了3.02倍,中心波长的漂移与荷载及温度都具有良好的线性关系,且有较好的重复性。铝合金箔片封装工艺封装结构简单,轻便柔韧,易于与被测构件结合,还适合表面具有一定曲率的被测构件;利用复用技术还可构成FBG传感网络,检测大范围空间的应变和温度等物理量,适合航空航天结构、汽车、轮船、土木建筑等铝合金广泛应用的行业。

周国鹏等人提出了新型聚合物封装工艺,使用特殊方法将裸FBG封装在两种聚合物构成的基底中,用常见的热熔性材料结合热缩性材料成功地对FBG进行了封装[10]。图6为新型聚合物封装FBG的过程和结构示意图。实验结果表明,新型聚合物封装工艺可以将裸FBG的温度灵敏度系数提高6倍,而且封装后的FBG保持了良好的应变特性,同时通过调整封装中各组分比例或者对组成做改性,改变封装结构的总线膨胀系数,可以制成不同温度灵敏度系数的FBG传感器。新型聚合物封装工艺可很好地满足常温下的工程应用要求,特别是相对于金属材料,这种封装方法可选择的材料更广泛,且简单易行,尤其在温度测量方面更具优势。

从提高FBG的温度灵敏度系数来说,上述三种封装材料中聚合物最好,铝合金箔片其次,铜片最差。但是铜和铝合金封装的FBG的优点在于适用于航空航天结构、复合材料、土木工程建筑结构等表面的传感测量。当铜封装的FBG应用于工程结构表面的传感测量时,封装结构体积较大、柔韧度不够理想,尤其是在有一定曲率的表面上作业时,粘贴和使用都很不方便,限制了使用范围;而用铝合金封装就很好地解决了这些问题,并且铝蕴藏丰富,所以和铜相比,铝合金更胜一筹;然而从常温下的工程应用方面来看,聚合物比它们两者均有优势,但聚合物作衬底材料在长期使用中会引起蠕变、老化等。

5 封装结构的研发

优化的封装结构能直接提高FBG传感器的测量灵敏度,故封装结构的设计和研发十分重要。方涛等人提出了新型钢条封装结构,其是将FBG用环氧胶黏剂封装于三根钢条之间,并在三根钢条外套上钢管,在钢管中注入导热膏,以加快热传导的速度,在灌胶时应一边加热一边灌,以防止导热膏出现气泡,保证导热的均匀性[11]。FBG的新型钢条封装结构如图7所示。实验表明,钢条封装结构极大地提升了FBG的温度灵敏度系数,且线性度好,热传导速度快。钢条封装使FBG处于环氧胶黏剂之中,保证了其受热膨胀的均匀性,并且不受外部应力的影响,这样的封装结构有利于灌胶。

俞刚等人提出了一种无需预应力的剪刀形支架封装结构,其是将两个V形支架通过中间铰链连接起来,形成剪刀形结构,然后用环氧胶黏剂将FBG粘在两个V形支架的左侧内侧面间[12],如图8所示。实验结果表明,剪刀形支架封装结构可使FBG同时进行温度补偿和调谐,既保持了FBG体积小的优点,又无需给FBG施加预应力,且封装后FBG不产生啁啾,并可与压电陶瓷结合,扩展FBG的Bragg波长的调谐范围,应变量的调节只和金属丝有关,与支架的材料无关,从而大大简化了设计。

虽然上面介绍的两种封装方案在很多方面已有很大进步,但也有不足。钢条封装结构的传感头精度会受到一些因素的影响,并不能保证较高的精度,而且在导热膏灌封时不可避免地会出现气泡;剪刀形支架封装结构的长期可靠性问题有待进一步研究。同时这两种方案还有一个共同的缺陷,那就是使用了环氧胶黏剂。

6 结束语

FBG传感器的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景,而封装技术是决定FBG传感器能否大规模应用的主要因素,有效而低成本的FBG传感器封装是其大规模应用于实际工程的瓶颈之一。迄今为止,国内外已经有不少相关研究,虽然在结构、材料、黏结剂等方面均有了很大的发展,但是相信随着研究的深入,会有越来越多的精度更高、结构更简单、成本更低、更实用的封装方案提出,更进一步促进FBG传感技术的发展。

参考文献

[1]JUREGUI C,QUINTELA A,L PEZ-HIGUERAJM.Interrogation unit for fiber Bragg grating sensorsthat uses a slanted fiber grating[J].Opt Lett,2004,29(7):676-678.

[2]于秀娟,余有龙,张敏,等.钛合金片封装光纤光栅传感器的应变和温度传感特性研究[J].光电子.激光,2006,17(5):564-567.

[3]禹大宽,乔学光,贾振安,等.贴片封装的光纤Bragg光栅温度传感器[J].仪表技术与传感器,2006,9(9):4-7.

[4]张燕君,王海宝,陈泽贵,等.光纤光栅毛细钢管封装工艺及其传感特性研究[J].激光与红外,2009,39(1):53-55.

[5]周红,乔学光,李娟妮,等.用于光纤光栅封装的环氧胶黏剂纳米改性研究[J].光电子.激光,2009,20(5):590-594.

[6]刘春桐,涂洪亮,李洪才,等.全金属封装光纤光栅的温度传感特性研究[J].传感器与微系统,2008,27(10):58-60.

[7]谢剑锋,张华,张国平,等.封装材料性能对光纤布拉格光栅温度灵敏度影响分析[J].光电子.激光,2008,19(9):1158-1162.

[8]于秀娟,余有龙,张敏,等.铜片封装光纤光栅传感器的应变和温度传感特性研究[J].光子学报,2006,35(9):1325-1328.

[9]刘春桐,李洪才,张志利,等.铝合金箔片封装光纤光栅传感特性研究[J].光电子.激光,2007,19(7):905-908.

[10]周国鹏,张智明.一种新型封装光纤布拉格光栅传感器的研究[J].压电与声光,2008,30(6):680-683.

[11]方涛,金永兴,沈为民.钢条封装的光纤布拉格光栅温度传感器[J].中国计量学院学报,2007,18(3):204-207.

封装技术篇11

传闻：东山精密LED封装器件呈现满负荷生产状态。

记者连线：记者致电东山精密证券部，工作人员表示公司目前LED封装产能保持在300kk/月，基本满足市场需求。

东山精密（002384）主要经营通讯设备、新能源、精密机床制造等行业的精密钣金件、精密铸件和组配产品。于2010年4月上市，销售收入从2009年度的5.79亿元增长至2011年11.12亿元，增幅超过90%，销售订单的大幅增加，各业务生产线一直均处于满负荷生产状态，产能利用率也始终保持高位。

2010年6月9日，也就是东山精密上市整整两个月后，公司宣布，拿出1.4亿元的超募资金，进军光电领域的另一个热门项目——LED产业，在苏州和深圳分别设立两家公司。然而，2011年国内LED产业出现了产能过剩的困局，产业链各环节产品价格平均降幅超过30%。2010年公司投向LED产业的巨额投资，反而成为拖累业绩的泥潭。财报数据显示，2011年，净利润仅为6673万元，同比降低26.40%，但是这一局面随着LED业务的投产正逐渐改善。

2012年中报显示，公司营收增长主要受益于LED业务新增1.55亿元收入，实际上，由于公司300 kk生产线扩展延期至6月份投产，产能不足造成今年上半年LED背光模组毛利率仅有12.4%，但是值得注意的目前产能基本保持在300 kk/月，由年初100 kk/月的产能到300 kk/月的增长，可以预计伴随着生产线的完善，新增产能的逐渐投产，生产能力将明显提升，LED 背光与照明业务的出货量也将逐步增加。2012年4月20日，东山精密发布了定向增发方案，计划募集资金10.8亿元，其中1.7亿元投向LED项目，可以预计随着LED项目的稳步发展，将有望成为贡献业绩的核心主力。

铜陵有色：双闪项目9月试产或有可能

传闻：铜陵有色40万吨“双闪”项目的功能区已全部建成，正处于单体试车和联动试车阶段，9月份将全面试产。

记者连线：记者多次致电铜陵有色证券部一直无人接听。

铜陵有色(000630)是一家集采选、冶炼、加工、贸易为一体的综合性铜生产企业。公司股票1996年11月在深圳证券交易所挂牌上市，是中国铜工业板块最早上市发行股票的公司。

公司最近几年通过不断完善产业链，收购国内铜矿资源，进一步增加冶炼产能获取规模效益和行业影响力，不断加大铜材加工投入，已进入铜的线材、棒材、箔材、板带材加工，是目前国内产业链最为完整的铜业公司。2011年全年生产铜精矿含铜量4.85万吨，比上年增长2.32%；阴极铜完成85.44万吨，比上年增长5.02%。2012年1-6月自产铜精矿含铜量完成2.3万吨，同比下降2.91%；阴极铜完成41.03万吨，同比下降6.26%，上半年产能有所下降。

传闻所说的“双闪”项目通过采用当今世界最先进的闪速熔炼、闪速吹炼工艺技术处理铜精矿，并对现有铜陵有色金昌冶炼厂奥炉系统进行改造，建成以处理低品位杂铜为主的短流程再生铜生产工艺，达到铜冶炼老企业技术大幅提升和节能减排的目的，项目总投资额约70亿人民币，于2010年3月18日开工，预计建设期为36个月。从时间上看，9月份试产或有可能。

“双闪”项目的建成对于扩张冶炼产能,降低冶炼成本将有重大意义。“双闪”铜冶炼项目实施后,“双闪”工艺铜精矿至阴极铜全过程的单位加工成本将下降约26.6%,硫酸单位加工成本下降40.5%。可预计该项目投产后，可年产阴极铜40万吨，新增151.5万吨硫酸年产能，同时产出一定比例的黄金、白银。据测算“双闪”铜冶炼项目在建成达产后的正常年预计可新增销售收入约170亿元、净利润70305万元/年。毫无置疑，随着“双闪”项目的投产,公司的竞争能力将大幅提高。

卓翼科技：两大募投项目4季度投产

传闻：公司募投项目天津“网络通讯产品”和“消费电子产品”生产基地，预计四季度正式投产。

记者连线：记者致电卓翼科技证券部，工作人员表示该项目确认4季度正式投产，但经济效益将在2013年逐步显现。

卓翼科技（002369）是国内内资电子制造外包服务行业的领先企业之一，为通信交换传输设备业第三大公司，于2010年3月登陆资本市场，公司主要业务为华为、中兴等品牌产品代工，主要产品包括网络通讯终端类产品和消费电子类产品两大类。通信网络终端类产品包括ADSL调制解调器、无线网卡及无线路由器等，而消费电子类产品以音视频产品和手机等手持终端产品为主。

公司目前有三大新产品，包括智能手机、数据卡（华为）及pon（中兴、阿朗）均已完成前期导入，且产能已部署到位。具体来看，手机方面公司已与联想签订500 万整机代加工订单，计划将在未来12 个月内完成，按进度逐步确认收入，公司7、8 月份已分别完成40及60万台，如按EMS 方式确认均价为每台500 元，整个订单将为公司带来25 个亿的收入，是去年总收入的2 倍多。数据卡方面，公司5 月份中标华为无线数据卡40%份额，全年出货量为640-680 万台，按OEM 模式估算收入贡献约7000 多万，此外，公司还进入中兴、阿朗的PON 代工领域，其中，阿朗的pon合同为90 万台，预计收入2.5 个亿，中兴8 月订单20 万，预计收入6000 万，未来还有追加可能。

四季度天津网络通讯产品生产基地项目和消费电子产品生产基地项目这两大公司IPO募投项目将竣工投产，产能的扩充使得公司能更好地满足华为数据卡、联想手机等产品的生产，为业绩的释放提供保障。

多氟多：六氟磷酸锂销量或达500吨

传闻：多氟多六氟磷酸锂产品目前销量节节攀升

记者连线：记者致电多氟多证券部，工作人员确认产能将同比大幅增长，销量预计全年可达500吨左右。

多氟多（002407）是无机氟化盐全球龙头，在氟化盐综合产能、产量和市场占有率等方面均居于同行业第一。

公司在我国率先实现了晶体六氟磷酸锂规模化生产，产品质量得到了下游电解液厂商的广泛认可。记者获悉公司现有200吨产能利用较充分，试生产的装置体量达到1000吨，对技术和工艺要求更高，综合生产成本将更低，促使公司六氟磷酸锂市场竞争力进一步增强。

2012年上半年，公司六氟磷酸锂业务实现收入4737万，按照税后价格21万元/吨计算，约折合销量225吨，上半年公司的六氟磷酸锂产能为220吨左右，销售状态良好；此外，中报显示，公司六氟磷酸锂产品的毛利率为65.8%，显著高于九九久50.4%的水平，超出预期。

公司6月30日公告，其利用超募资金建设的六氟磷酸锂一期“年产1000吨六氟磷酸化工锂及配套氟化锂生产线”具备开车试生产条件，并自公告当日起已进入试生产阶段；项目投产后公司将拥有1200吨六氟磷酸锂产能。目前，前期投产的200吨六氟磷酸锂生产线生产销售状态正常，1000吨生产线正常投产后技术水平更高，综合成本更低。

封装技术篇12

随着电子技术的发展对系统模块小型化高可靠性提出了更高的要求。复合电子系统模块是欧比特公司推出的一款SIP模块, 其将特定 (可定制) 的电子系统功能模块采用立体封装技术制作而成。本文介绍了基于DSP、F P G A的复合电子系统模块O B T-MCES-01的功能构成以及应用方法。

1 SIP简介

SIP (System In Package系统级封装) 是将多种功能芯片, 包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内, 从而实现一个基本完整的功能。欧比特公司SIP采用立体封装技术, 将系统功能模块分割为多部分 (层) 进行叠装设计, 层间互联信号通过表面金属化后激光雕刻实现, 形成QFP、PGA等封装形式的模块。

2 模块功能设计

OBT-MCES-01是一款基于DSP、FPGA的集成ADC、DAC、CAN、RS422等功能的SIP复合电子系统模块。其采用QFP240 PIN封装形式, 实体大小35*35*10mm, 各子功能模块在模块内实现连接, CAN、RS422、ADC、DAC、JTAG、I/O等输入输出端口作为模块引脚。

3 模块功能应用

O BT-M CE S-0 1一款基于DSP、FPGA的完整电子系统, 可适用于用到高速DA、AD等相关领域, 同时兼备了RS422、CAN功能。模块所含资源如下:

●32位浮点DSP

●100万门FPGA

●4MB FLASH

●1MB S M

●16位高速DAC

●12位高速ADC

●14位高速ADC

●RS422收、发

●CAN

●触发器输出

3.1 DSP

D S P采用高速3 2位浮点型F T-C6713, 为整个系统的控制中心, 负责程序控制和FPGA之间通讯。DSP和FPGA、FLASH、SRAM互联, 其中DSP存储部分连接了一片2M*16Bit FL ASH及256K*32Bit SRAM, 用于系统程序ROM及数据高速缓存。FLASH、SM的控制信号由FPGA产生。DSP配置为16Bit ROM启动模式。

DSP的I2C、JTAG对外引出做引脚。其中JTAG信号用于对系统的仿真调试以及程序烧录。两路I2C都有引出, 可扩展外围I2C器件。其应用连接方式如下:

3.2 FPGA

FPGA采用100万门的SMQ2V1000为整个系统模块的处理中心, 包括配置模块、ADC、DAC、CAN、RS422等功能。FPGA负责系统外围接口信号处理及和DSP完成数据通讯。F P G A引出至引脚的信号有J TA G信号、16I/O信号、16路74LVC164245信号、2路CD54HC14触发门输出。其中JTAG端口用于FPGA的调试以及程序下载, FPGA配置芯片为18V04。16路I/O用于后续功能的扩展以及调试。16路74LVC164245D端口为+5V电平信号, 可将外部+5V电平信号转换成+3.3V信号给FPGA处理。2路CD54HC14输出直接至引脚输出。

3.3 CAN

OBT-MCES-01包括2路CAN (使用SN65HVD232D接口芯片+3.3V供电) , 分别引出引脚可接外部CAN信号输入, 注意模块CAN信号之间并没有并接匹配电阻, 如需要需在CANH、CANL之间跨接120欧电阻。FPGA内需嵌入CAN IP核完成CAN信号处理, DSP可对此IP核进行CAN功能操作。

3.4 RS422

OBT-MCES-01集成了RS422发送、接收接口电路, 分别采用SM3030、SM3096。接口芯片采用+3.3V供电, 信号直接和FPGA相连, FPGA内需嵌入RS422 IP核, DSP可进行此IP核进行RS422功能操作。

3.5 DAC

OBT-MCES-01 DAC部分采用的是16位高速差分芯片B9726, 采用+3.3V/+2.5V供电, 使用内部参考电压VREF=1.2V。DSP和FPGA之间通讯完成DAC操作。DAC转换输出IOUTA、IOUTB至引脚, 可外接运放滤波器电路。B9726的FSADJ信号做引脚输出, 可外接电阻调节DAC输出幅度。

3.6 ADC

OBT-MCES-01包括两ADC, 一路为12位高速B9235, 一路为14位B9243。ADC数据及控制信号连接至F P G A, D S P和F P G A之间通讯完成ADC操作。

其中B9235采用单+3.3V供电, 两差分输入端做引脚输入, 操作模式MODE做引脚输入。典型的应用为使用差分驱动将单端模拟输入转换成差分。需要注意的是模拟输入范围Vpp=2V。

B9243采用单+5V供电, 连接成单端输入模式VINA (Vpp=5V) 做引脚输入, A D C时钟做引脚输入, 外部输入+5V电平的时钟信号。

4 总结

本文阐述了欧比特公司设计的基于DSP、FPGA的复合电子系统模块OBT-MCES-01的功能构成及接口应用, 此方案对今后订制类复合电子系统模块的研制及应用提供借鉴意义。

摘要：本文在SIP立体封装技术的基础上, 设计了基于DSP、FPGA的复合电子系统模块。重点介绍了模块的功能构成及模块接口应用, 为基于SIP小型化封装的复合电子系统 (功能可订制) 提供应用基础。

关键词：SIP,复合电子系统,DSP,FPGA,ADC,DAC,RS422,CAN

参考文献

[1]OBT-MCES-01使用手册V1.0, 欧比特控制工程股份有限公司, 2013

[2]邹彦, DSP原理及应用, 电子工业出版社, 2005

[3]刘岚, 黄秋元, 陈适, FPGA应用技术基础教程, 电子工业出版社, 2009