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什么是半导体封装技术?

发布时间:2019-07-06 19:35

半导体封装技术是把集成电路(或半导体分立器件)芯片包装、密封在一个外壳内,使其能在所要求的外界环境和工作条件下稳定可靠地工作。半导体封装技术一般可分为芯片装架、引线键合和封盖三个过程。
 

芯片装架:把集成电路芯片装配到外壳或引线框架上。一般采用粘结料或合金法使芯片和外壳或引线框架装配成一个整体。①粘结料粘片:用粘结料把芯片粘结到外壳上,再加热使粘结料固化。粘结料的种类很多,常用的一种导电胶是环氧树脂加银粉末组成。用它把芯片和外壳底座粘结后,加热到 200℃左右使环氧树脂固化。加银粉的作用是提高粘结材料的导热和导电性能,有利于芯片把热量经外壳传布到周围环境中去;也有利于改进芯片和外壳底座之间的导电性能。银浆是另一种常用的粘结料,主要成分是银的氧化物,用于粘结芯片。加热后,银的氧化物分解还原成银并固化。②合金法粘片:在芯片背面和外壳底座之间用金属材料形成合金,使芯片固定在底座上。
 

引线键合:又称压焊,是将外壳引出线与芯片中相对应的部位用金属细丝连接起来,通常采用超声波压焊或热压焊(金丝球焊)。常用的细丝有硅铝丝和金丝两种。硅铝丝用超声波压焊在气密封装中实现互连;金丝则用球焊或超声球焊在塑料封装中互连(见集成电路焊接工艺)。
 

封盖(或封装成型):把装有集成电路或分立器件芯片的外壳(或引线框架)封盖、密封(或模封成型)。常用的半导体封装类型有:
 

1、金属圆壳封装:多用于分立器件(如晶体管)和线性集成电路的封装。底壳和圆帽由可伐合金制成。封帽是在氮气保护下通过大电流把圆帽和底壳焊接密封起来;随后进行气密性检漏,以保证器件可靠性。
 

2、白陶瓷扁平封装:把带有金属环的白陶瓷扁平外壳和金属盖板用焊料进行钎焊密封。焊料常用熔点在 200℃以上的锡合金。封装后要进行氦质谱细检漏和氟油加压粗检漏。前者检查细微漏孔,后者检查较大的漏孔。检漏合格的器件,具有良好的气密性和可靠性。
 

3、白陶瓷双列直插式封装:类似于白陶瓷扁平封装,通常在氢气和氮气保护下的链式炉中进行钎焊封装。也可用平行缝焊机通过大电流加热的方法把盖板与外壳焊接。链式炉生产效率高、产量大;而平行缝焊机设备简单、成本低。封装后要进行检漏。白陶瓷封装的密封性好、可靠性高。扁平封装体积小、重量轻。但双列直插式封装在生产过程中便于自动上、下料,适合于自动化大产生。把双列直插式封装的电路焊到整机线路板上可采用波峰焊。线路板通过锡锅上面时与被压缩空气吹起的熔融焊锡波峰相接触即能完成全部焊接,可实现自动化焊接,生产效率高。
 

4、低熔玻璃双列直插式封装:把涂敷有低熔点玻璃的陶瓷底座和陶瓷盖板装架,在通过链式炉时,低熔点玻璃把盖板和装有芯片的底座熔封成一个整体。这种外壳用的陶瓷和玻璃都是黑色的,故又称黑陶瓷封装。这种外壳玻璃的熔封温度仅四百多度,比一般玻璃的熔化温度低得多,所以称低熔玻璃。它的耐酸腐蚀性和可靠性不如白陶瓷外壳好,但成本比白陶瓷外壳低,封装后的器件也要进行检漏。
 

5、塑料双列直插式封装:也叫塑料模封或塑料包封,是把粘有芯片并已压焊好的引线框架置于塑封油压机的包封模具中。再把经过预热的塑料(通常是环氧树脂或硅酮树脂)放入加料腔中,在一定的压力下使塑料流入加热的模腔中固化成型完成封装。常用的油压机具有几十到一百多吨的压力。包封模一次可同时成型几十到几百个集成电路或更多的分立器件,生产效率高,适合于自动化生产。包封后的集成电路,要进行后固化、镀锡或沾锡以及冲筋打弯等工序,但不进行检漏。
 

6、塑料单列直插式封装:和塑料双列直插式封装类似,只是外形不同。

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