电子元器件封装技术讲解

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A、封装内涵

封装——Package,使用要求的材料,将设计电路按照特定的输入输出端进行安装、连接、固定、灌封、标识的工艺技术。

   

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B、封装作用


a)保护:保障电路工作环境与外界隔离,具有防潮、防尘;


b)支撑:引出端及壳体在组装和焊接过程保持距离和缓冲应力作用;


c)散热:电路工作时的热量施放;


d)电绝缘:保障不与其他元件或电路单元的电气干涉;


e)过渡:电路物理尺寸的转换;


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a)晶圆裸芯片 b)集成电路芯片 c)板级电路模块PCBA  d)板级互连;


e)整机;


 f)系统;


电子封装技术发展历程


20世纪50 年代以前是玻璃壳真空电子管;


20世纪60 年代是金属壳封装的半导体三极管;


20世纪70 年代封装是陶瓷扁平、双列直插封装小规模数字逻辑电路器件出现;


20世纪70 年代末表面贴装技术SMT出现,分立元件片式化(玻璃);


20世纪80 年代 LSI出现,表面贴装器件SMD问世,陶瓷、塑料SOP、PLCC、QFP呈现多样化状况;


20世纪90 年代VLSI出现,MCM技术迅速发展,超高规模路小型化、多引脚封装趋势,塑料封装开始占据主流,片式元件达到0201、BGA、CSP大量应用;


21世纪始,多端子、窄节距、高密度封装成为主流,片式元件达到01005尺寸,三维、光电集成封装技术成为研究开发的重点;


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器件封装引线中心间距变化对工艺装备的精度要求。


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三维叠层元器件封装


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多芯片组件封装与组装工艺技术应用。


C、发展趋势


高密度、细间距、超细间距PCB;


三维立体互连,应用于晶圆级、元件级和板级电路;


光电混和互连。


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1)封装材料


A、基本要求


封装材料具有如下特性要求:


热膨胀系数:与衬底、电路芯片的热膨胀性能相匹配;


介电特性(常数及损耗):快速响应电路工作,电信号传输延迟小;


导热性:利于电路工作的热量施放;


机械特性:具有一定的强度、硬度和韧性;


B、材料应用类别


a)金属:铜、铝、钢、钨、镍、可伐合金等,多用于宇航及军品元器件管壳。


b)陶瓷:氧化铝、碳化硅、氧化铍、玻璃陶瓷、钻石等材料均有应用,具有较好的气密性、电传输、热传导、机械特性,可靠性高。不仅可作为封装材料,也多用于基板,但脆性高易受损。


双列直插(DIP)、扁平(FP)、无引线芯片载体(LCCC)、QFP等器件均可为陶瓷封装。


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c)塑料:


通常分为热固性聚合物和热塑性聚合物,如酚醛树脂、环氧树脂、硅胶等,采用一定的成型技术(转移、喷射、预成型)进行封装,当前90%以上元器件均已为塑料封装。


始用于小外形(SOT)三极管、双列直插(DIP),现常见的SOP、PLCC、QFP、BGA等大多为塑料封装的了。器件的引线中心间距从2.54mm(DIP)降至0.4mm(QFP)厚度从3.6  mm(DIP)降至1.0mm(QFP),引出端数量高达350多。


d)玻璃:


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