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半導體封裝技術

文章來源:互聯網   發布時間:2019/04/02

把集成電路(或半導體分立器件)芯片包裝、密封在一個外殼內,使其能在所要求的外界環境和工作條件下穩定可靠地工作。半導體封裝技術一般可分為芯片裝架、引線鍵合和封蓋三個過程。...

  把集成電路(或半導體分立器件)芯片包裝、密封在一個外殼內,使其能在所要求的外界環境和工作條件下穩定可靠地工作。半導體封裝技術一般可分為芯片裝架、引線鍵合和封蓋三個過程。

  芯片裝架:把集成電路芯片裝配到外殼或引線框架上。一般采用粘結料或合金法使芯片和外殼或引線框架裝配成一個整體。①粘結料粘片:用粘結料把芯片粘結到外殼上,再加熱使粘結料固化。粘結料的種類很多,常用的一種導電膠是環氧樹脂加銀粉末組成。用它把芯片和外殼底座粘結后,加熱到 200℃左右使環氧樹脂固化。加銀粉的作用是提高粘結材料的導熱和導電性能,有利于芯片把熱量經外殼傳布到周圍環境中去;也有利于改進芯片和外殼底座之間的導電性能。銀漿是另一種常用的粘結料,主要成分是銀的氧化物,用于粘結芯片。加熱后,銀的氧化物分解還原成銀并固化。②合金法粘片:在芯片背面和外殼底座之間用金屬材料形成合金,使芯片固定在底座上。

半導體模具

  引線鍵合:又稱壓焊,是將外殼引出線與芯片中相對應的部位用金屬細絲連接起來,通常采用超聲波壓焊或熱壓焊(金絲球焊)。常用的細絲有硅鋁絲和金絲兩種。硅鋁絲用超聲波壓焊在氣密封裝中實現互連;金絲則用球焊或超聲球焊在塑料封裝中互連(見集成電路焊接工藝)。

  封蓋(或封裝成型):把裝有集成電路或分立器件芯片的外殼(或引線框架)封蓋、密封(或模封成型)。常用的半導體封裝類型有:

  1、金屬圓殼封裝:多用于分立器件(如晶體管)和線性集成電路的封裝。底殼和圓帽由可伐合金制成。封帽是在氮氣保護下通過大電流把圓帽和底殼焊接密封起來;隨后進行氣密性檢漏,以保證器件可靠性。

  2、白陶瓷扁平封裝:把帶有金屬環的白陶瓷扁平外殼和金屬蓋板用焊料進行釬焊密封。焊料常用熔點在 200℃以上的錫合金。封裝后要進行氦質譜細檢漏和氟油加壓粗檢漏。前者檢查細微漏孔,后者檢查較大的漏孔。檢漏合格的器件,具有良好的氣密性和可靠性。

  3、白陶瓷雙列直插式封裝:類似于白陶瓷扁平封裝,通常在氫氣和氮氣保護下的鏈式爐中進行釬焊封裝。也可用平行縫焊機通過大電流加熱的方法把蓋板與外殼焊接。鏈式爐生產效率高、產量大;而平行縫焊機設備簡單、成本低。封裝后要進行檢漏。白陶瓷封裝的密封性好、可靠性高。扁平封裝體積小、重量輕。但雙列直插式封裝在生產過程中便于自動上、下料,適合于自動化大產生。把雙列直插式封裝的電路焊到整機線路板上可采用波峰焊。線路板通過錫鍋上面時與被壓縮空氣吹起的熔融焊錫波峰相接觸即能完成全部焊接,可實現自動化焊接,生產效率高。

  4、低熔玻璃雙列直插式封裝:把涂敷有低熔點玻璃的陶瓷底座和陶瓷蓋板裝架,在通過鏈式爐時,低熔點玻璃把蓋板和裝有芯片的底座熔封成一個整體。這種外殼用的陶瓷和玻璃都是黑色的,故又稱黑陶瓷封裝。這種外殼玻璃的熔封溫度僅四百多度,比一般玻璃的熔化溫度低得多,所以稱低熔玻璃。它的耐酸腐蝕性和可靠性不如白陶瓷外殼好,但成本比白陶瓷外殼低。封裝后的器件也要進行檢漏。

  5、塑料雙列直插式封裝:也叫塑料模封或塑料包封,是把粘有芯片并已壓焊好的引線框架置于塑封油壓機的包封模具中。再把經過預熱的塑料(通常是環氧樹脂或硅酮樹脂)放入加料腔中,在一定的壓力下使塑料流入加熱的模腔中固化成型完成封裝。常用的油壓機具有幾十到一百多噸的壓力。包封模一次可同時成型幾十到幾百個集成電路或更多的分立器件,生產效率高,適合于自動化生產。包封后的集成電路,要進行后固化、鍍錫或沾錫以及沖筋打彎等工序,但不進行檢漏。

  6、塑料單列直插式封裝:和塑料雙列直插式封裝類似,只是外形不同。

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