厚膜电路封装常.docx
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厚膜电路封装常
厚膜电路的封装
厚膜电路在完成组装工序后，通常还需要给予某种爱惜封装，以避免受各类机械损伤和外界环境的阻碍，并提供良好的散热条件，保证电路靠得住地工作，封装除对混合电路起机械支撑、防水和防磁、隔间空气等的作用外，换具有对芯片及电连线的物理爱惜、应力缓和、散热防潮、尺寸过度、规格标准化等多种功能。
电路能够采纳金属、陶瓷、玻璃和树脂等封装。
厚膜电路的一个优势确实是它能在封装爱惜较差的条件下正常地工作。
金属封装
按外壳的材料分类陶瓷封装
塑料封装
按气密性分类
气密性封装：
是对工作环境气密的爱惜，金属封装和陶瓷封装属该封装。
非气密性封装：
那么是能够透气的，塑料封装一样为该封装。
一、封装材料：
厚膜集成电路封装的作用之一确实是对芯片进行环境爱惜，幸免芯片与外部空气接触。
因此必需依照不同类别的集成电路的特定要求和利用处所，采取不同的加工方式和选用不同的封装材料，才能保证封装结构气密性达到规定的要求。
按外壳材料分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装等。
集成电路早起的封装材料是采纳有机树脂和蜡的混合体，用充填或灌注的方式来实现封装的，显然靠得住性很差。
也曾应用橡胶来进行密封，由于其耐热、耐油及电性能都不睬想而被淘汰。
目前利用普遍、性能最为靠得住的气密密封材料是玻璃-金属封接、陶瓷-金属封装和低熔玻璃-陶瓷封接。
处于大量生产和降低本钱的需要，塑料模型封装已经大量涌现，它是以热固性树脂通过模具进行加热加压来完成的，其靠得住性取决于有机树脂及添加剂的特性和成型条件，但由于其耐热性较差和具有吸湿性，还不能与其他封接材料性能相当，尚属于半气密或非气密的封接材料。
全密封封装适合于高靠得住性应用。
通常，全密封的漏气率应不大于10-8cm3/S。
为了保证密封的高质量，第一必需靠得住地气密密封全数外引线，待电路板接入外壳后，再要求对壳底和壳盖进行优质焊接。
在气密封装中，典型的密封组合要紧有金属之间、金属和陶瓷之间、金属和玻璃之间及陶瓷之间的密封。
序号
形式
方法
1
金属-金属封接
如金属外壳，目前最常用的方法是电路熔焊法，此外还可用锡焊、冷压焊和电子束、激光熔焊等。
2
金属-陶瓷间封装
要求陶瓷上密封部分进行金属氧化，可采用Mo-Mn导体浆料在陶瓷表面涂敷金属化层，然后选择适当的焊料，使金属与陶瓷的金属化部位相封接。
3
金属-玻璃的封装
主要应用在以金属为主体的封装结构中，作为封接材料的金属与玻璃，其热膨胀系数必须匹配。
4
陶瓷-陶瓷封装
陶瓷间的密封主要采用低熔点玻璃封装或用焊锡法，焊接已金属化的陶瓷。
二、厚膜电路的封装技术
厚膜电路的封装有气密封装和非气密封装两种。
气密封装采纳金属、陶瓷或玻璃做封装材料；非气密封装是用有机材料封装，也称树脂封装。
厚膜电路的要紧封装技术
序号
类型，项目
密封方法
密封材料
1
气密封装
电阻熔焊（对焊）
镍、金属
软焊法
金-锡、金-硅焊料
金-锗焊料
低熔点玻璃法
硼硅酸铅玻璃、硼硅酸锌玻璃
2
非气密封装
树脂粘接法
双酚系环氧树脂
局部封装法
热固性（液态、固态）环氧树脂、硅酮树脂
凝胶状硅酮树脂
灌注法
热固性（液态、固态）环氧树脂、硅酮树脂
浸渍法
热固性（液态、固态）环氧树脂、硅酮树脂
模压法
热固性（液态、固态）环氧树脂、硅酮树脂
单芯片封装
单芯片封装分气密性封装型和非气密性封装型两大类：
前者包括金属外壳封接型、玻璃封接型（陶瓷盖板或金属盖板）、钎焊（Au/Sn共晶焊料）封接型；后者包括传递模注塑料型、液态树脂封装型、树脂块封装型等。
多芯片封装
MCM封装也可按其气密性品级，分为气密封装和非气密封装两大类。
非气密封装的代表是树脂封装法、依树脂的加入不同，进一步分为注型法、浸渍法、滴灌法及流动浸渍法等；气密性封装包括低熔点玻璃封接法、钎焊封接法、缝焊封接法及激光熔焊法等。
一、.气密性封装
（1）钎焊气密封装技术
钎焊气密封接是通过钎焊将金属外壳固定在多层布线板上，将IC芯片与外断气缘。
为了利用钎焊实现气密封接的目的，要求焊料与被钎焊材料之间具有良好的浸润性，通常采纳Sn63/Pb37焊料。
为了钎焊金属封装外壳，需要在多层布线板表面的周围，形成于外壳相匹配、用于钎焊连接的导线图形。
该导体图形与焊料间应有良好的浸润性，且与焊料的互扩散尽可能小，一样是通过厚膜法，采纳Cu浆料印刷。
关于氧化铝陶瓷多层共烧基板来讲，一样在W导体层上电镀Ni/Au。
以达到良好的浸润性。
金属外壳与多层布线板的热膨胀系数一样是不同的，因此对氧化铝布线来讲，最好选用可伐合金外壳，但可伐合金与焊料间的浸润性不行，通常金属外壳也需要电镀Ni、/Au或Sn，以改善其浸润性。
钎焊封接的金属外壳封装便于分解、重装，一样可保证在10次以上。
因此，这种封接可用做通常气密性封装后半导体元件的初期不良品挑选。
钎焊封接中采纳助焊剂按，焊接进程中产生残渣，清洗助焊剂的三氯乙烷等有机清洗剂破坏臭氧层，无益于环保。
（2）激光熔焊封接技术
激光熔焊适用于大型MCM及外形复杂的MCM，并能保证高靠得住性。
其工艺进程如下：
先在多层布线板的设定位置上，由Ag焊料固定作为熔焊金属基体的焊接环，将金属外壳扣在焊接环上，使二者处于紧密接触状态，用激光束照射紧密部位，焊接环及与其密接部位的外壳金属同时熔化，经冷却完成气密封接。
由于相同金属间便于熔焊，一样情形下焊接环与外壳都采纳可伐合金。
（3）缝焊封接
现有的缝焊焊机的功率有限，只能焊比较薄（厚度约）的金属盖板，不能用于大型MCM，为了对大型MCM采纳较厚的（~）的金属盖板进行熔焊封接，需要采纳激光熔焊法。
采纳缝焊封接时，先用环氧树脂及焊料等粘结剂，将陶瓷布线板支持固定在金属外壳中，二粘结剂在散热性及耐机械冲击性等方面都存在问题，为解决这些问题，能够在陶瓷布线板上，通过银浆料，粘结固定于布线板热膨胀系数大体相等的可伐或Fe/Ni42合金等密封环，并作为激光熔焊时的金属基体。
二、非气密封装
非气密封装是以树脂材料为主的封装结构，其防潮性差，气密性不及金属、陶瓷和玻璃材料，但由于其封装所用设备简单，材料低廉，加工方便，易于实现自动化生产等，因此已普遍应用于低本钱厚膜电路的封装。
涂布法
浸渍法
滴灌法
用毛刷蘸取液态树脂，在元件上涂布，经加热固化完成封装
将元件在液态树脂中浸渍，当附着的树脂达到一定厚度时，，加热固化
将液态树脂滴于元件上，经加热固化完成封装
环氧树脂，硅树脂
环氧树脂，酚树脂
环氧树脂，硅树脂
手工作业，不可控制的因数很多，不适合批量生产
设备简单，价格便宜
适合于多品种小批量封装制作
几种封装方式的特点对照
序号
封装方法
树脂封装发
钎焊封装法
缝焊封装法
激光熔焊法
1
拆装返修性
×
√
△
△
2
耐湿性
×
√
√
√
3
耐热性
×
△
√
√
4
耐热冲击性
×
√
√
√
5
散热性
×
√
△
√
6
耐机械冲击性
√
√
×
√
7
外形形状尺寸适应性
√
△
×
△
8
大型化
×
√
×
√
9
价格
√
△
×
×
10
环保特性（无清洗，无铅化）
×
×
√
√
三、厚膜电路的几种封装介绍：
一、BGA（球形阵列封装）
球形触点陈列，表面贴装型封装之一。
在印刷基板的反面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI芯片，然后用模压树脂或灌封方式进行密封。
也称为凸点陈列载体（PAC）。
引脚可超过200，是多引脚LSI用的一种封装。
封装本体也可做得比QFP（四侧引脚扁平封装）小。
二、CLCC（陶瓷封装）
带引脚的陶瓷芯片载体，表面贴装型封装之一，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形。
带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM和带有EPROM的微机电路等。
3、COB（板上芯片封装）
板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方式实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方式实现，并用树脂覆盖以确保靠得住性。
尽管COB是最简单的裸芯片贴装技术，但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
4、DIP（双列直插式封装）
双列直插式封装。
插装型封装之一，引脚从封装双侧引出，封装材料有塑料和陶瓷两种。
DIP是最普及的插装型封装，应用范围包括标准逻辑IC，存贮器LSI，微机电路等。
五、SIP（单列直插式封装）
单列直插式封装。
引脚从封装一个侧面引出，排列成一条直线。
当装配到印刷基板上时封装呈侧立状。
引脚中心距一样为，引脚数从2至23，多数为定制产品。
封装的形状各异也有的把形状与ZIP相同的封装称为SIP
六、LGA（触点阵列封装）
触点陈列封装。
即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。
装配时插入插座即可。
现已有效的有227触点（中心距）和447触点（中心距）的陶瓷LGA，应用于高速逻辑LSI电路。
LGA与QFP相较，能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚另外，由于引线的阻抗小关于高LSI是很适用的。
但由于插座制作复杂，本钱高，此刻大体上不怎么利用。
估量尔后对其需求会有所增加。
。
7、PLCC（塑料封装）
带引线的塑料芯片载体。
表面贴装型封装之一。
引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形是塑料制品。
此刻已经普及用于逻辑LSI、DLD（或程逻辑器件）等电路。
引脚中心距，引脚数从18到84。
J形引脚不易变形，比QFP容易操作，但焊接后的外观检查较为困难。
PLCC与LCC（也称QFN）相似。
以前，二者的区别仅在于前者用塑料，后者用陶瓷。
八、QFP（扁平四边形封装）
四侧引脚扁平封装，是表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼（L）型。
基材有陶瓷、金属和塑料三种。
从数量上看，塑料封装占绝大部份。
当没有专门表示出材料时，多数情形为塑料QFP。
塑料QFP是最普及的多引脚LSI封装。
不仅用于微处置器，门陈列等数字逻辑LSI电路，而且也用于VTR信号处置、音响信号处置等模拟LSI电路。
引脚中心距有、、、、、等多种规格。
中心距规格中最多引脚数为304。
。
九、COB（板上芯片封装）
通过基板将IC裸片固定于印刷线路板上。
也确实是是将芯片直接粘在PCB上用引线键合达到芯片与PCB的电气联结然后用黑胶包封。
COB的关键技术在于WireBonding（俗称打线）及Molding（封胶成型），是指对袒露的机体电路晶片（ICChip），进行封装，形成电子元件的制程，其中IC藉由焊线（WireBonding）、覆晶接合（FlipChip）、或卷带接合（TapeAutomaticBonding；简称（TAB）等技术，将其I/O经封装体的线路延伸出来。
常见集成电路的封装
序号
名称
图片
说明
1
金属圆形封装To99
最初的芯片封装形式。
引脚数8-12，散热好，价格高，屏蔽性能良好，主要用于高档产品。
2
塑料ZIP型封装
引脚数3-16，散热性能好，多用于大功率器件，材质：
P
3
单列直插式封装SIP
引脚中心距通常为，引脚数2-23，多数为定制产品，造价低且安装便宜，广泛用于民品。
材质：
P
4
双列直插式封装DIP
绝大多数中小规模IC采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。
适合在PCB板上插孔焊接，操作方便，塑封DIP应用最广泛。
材质：
P、C
5
双列表面安装式封装SOP
引脚有
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