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封装技术是将芯片的焊接区与封装的外部引脚互连,并用绝缘材料外壳进行封装的技术。换句话说,它是一种封装集成电路的技术。以我们最常见的内存条为例,我们直观看到的体积和外观并不是真正的,而是内存芯片封装后的产品。
合格的封装可以对主要产品和标准规范互连进行物理保护。随着电子技术的飞速发展,电子封装材料对小型化、高密度化、高质量组装的要求越来越高;而集成电路的集成度迅速提高,芯片运行的热量也急剧上升,如果封装材料不能缓解这个问题,芯片的使用寿命是不可避免的。本文简单介绍几种常用的电子封装材料:
合格的封装可以对主要产品和标准规范互连进行物理保护。随着电子技术的飞速发展,电子封装材料对小型化、高密度、高质量组装的要求越来越高;而集成电路的集成度迅速提高,芯片运行的热量也急剧上升,如果封装材料不能缓解这个问题,芯片的使用寿命是不可避免的。本文简要介绍几种常用的电子封装材料。
合格的电子封装材料有哪些性能要求?
(1) 热膨胀系数低
(2) 优良的导热性
(3) 气密性好,能抵抗高温、高湿、腐蚀辐射等极端环境对电子器件的影响
(4) 高强度、高刚性,可支撑和保护内部切屑
(5) 良好的加工成型和焊接性能,可以加工成复杂的形状
(6)在航空航天等便携式电子设备应用中,电子封装材料应具有低密度的特性,以减轻设备的重量。
常见的电子封装材料有:按所用材料来划分半导体器件的封装形式有金属封装、陶瓷封装和塑料封装。
(1) 金属包装:
金属封装是最原始的半导体器件封装形式,具有机械强度高、散热性能优良、气密性好、不受外界环境因素影响等特点;缺点是价格昂贵,外形灵活性差,不能满足半导体器件日益快速发展的需要。传统的金属封装材料包括 Cu、Al、Mo、W、Kovar、Invar 以及 W/Cu 和 Mo/Cu 合金。
(2)塑料包装:
虽然塑料封装的散热性、耐热性和密封性不如陶瓷封装和金属封装,但塑料封装具有成本低、薄、工艺相对简单、适合自动化生产等优点,其应用范围极为广泛,从一般的消费电子产品到精密的超高速计算机随处可见,也是微电子行业使用最多的封装方式。
塑料包装使用的材料主要是热固性塑料,包括酚醛、聚酯、环氧树脂和硅胶,其中环氧树脂应用最广,但气密性不好,对湿度敏感,如潮湿环境中的水蒸气会导致封装器件内部金属层被腐蚀损坏,而塑料封装晶体管大多含有铅,毒性较大。
(3)陶瓷包装:
陶瓷是一种硬脆材料,陶瓷封装属于气密性封装,是高可靠性要求的主要封装技术,主要材料有氧化铝、氧化铍和氮化铝。
如今的陶瓷技术可以将烧结的尺寸变化控制在0.1%的范围内,并且可以结合厚膜技术制作出30-60层的多层导线导电结构,所以陶瓷也是制作的主要材料之一多芯片模块 (MCM) 封装基板。
优势:
① 在各种IC元器件的封装中,陶瓷封装可以提供IC芯片气密性的密封保护,使其具有优良的可靠性;
② 陶瓷被用作IC芯片封装材料,因为它在电学、热学、机械等方面的性能极其稳定,具有良好的耐腐蚀性、机械强度高、热膨胀系数小、导热系数高;而且,它的特点可以通过改变其化学成分和工艺控制调整来实现,不仅作为封装的密封材料,还是各种微电子产品的重要承载基板。
弱点:
①与塑料包装相比,其工艺温度较高,成本较高;
②过程自动化和薄包装的能力不如塑料包装;
③脆性大,易造成应力破坏;
④在要求低介电常数和高布线密度的封装中,它们必须与薄膜封装技术竞争。
随着电子产品各方面性能要求的不断提高,陶瓷封装外壳在高可靠性、大功率电子设备中得到广泛应用,芯片封装除了要保证机械保护和可靠密封外,并与外界具有良好的导电性和导热性。这就要求陶瓷能够与不同的金属很好地密封,其中金属化是一个关键工艺。金属化是指在陶瓷上烧结或沉积一层金属,使陶瓷与金属高质量地密封在一起。金属化的质量直接影响封装的气密性和强度。
由于陶瓷封装行业的研发和生产技术壁垒较高,实用产品的价格相对较高,因此对其实际应用领域的覆盖需要考虑成本原因。
本文转载自 高级陶瓷在线.
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