厚膜電路封裝-常

1、厚膜電路的封裝厚膜電路在完成組裝工序后，通常還需要給予某種保護封裝，以免受各種機械損傷和外界環(huán)境的影響，并提供良好的散熱條件，保證電路可靠地工作，封裝除對混合電路起機械支撐、防水和防磁、隔絕空氣等的作用外，換具有對芯片及電連線的物理保護、應(yīng)力緩和、散熱防潮、尺寸過度、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化等多種功能。電路可以采用金屬、陶瓷、玻璃和樹脂等封裝。厚膜電路的一個優(yōu)點就是它能在封裝保護較差的條件下正常地工作。 金屬封裝按外殼的材料分類 陶瓷封裝 塑料封裝按氣密性分類 氣密性封裝：是對工作環(huán)境氣密的保護，金屬封裝和陶瓷封裝屬該封裝。 非氣密性封裝：則是可以透氣的，塑料封裝一般為該封裝。一、封裝材料：厚膜集成電路封裝

2、的作用之一就是對芯片進行環(huán)境保護，避免芯片與外部空氣接觸。因此必須根據(jù)不同類別的集成電路的特定要求和使用場所，采取不同的加工方法和選用不同的封裝材料，才能保證封裝結(jié)構(gòu)氣密性達到規(guī)定的要求。按外殼材料分為金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝、樹脂封裝等。集成電路早起的封裝材料是采用有機樹脂和蠟的混合體，用充填或灌注的方法來實現(xiàn)封裝的，顯然可靠性很差。也曾應(yīng)用橡膠來進行密封，由于其耐熱、耐油及電性能都不理想而被淘汰。目前使用廣泛、性能最為可靠的氣密密封材料是玻璃-金屬封接、陶瓷-金屬封裝和低熔玻璃-陶瓷封接。處于大量生產(chǎn)和降低成本的需要，塑料模型封裝已經(jīng)大量涌現(xiàn)，它是以熱固性樹脂通過模具進行加熱加壓來完成

3、的，其可靠性取決于有機樹脂及添加劑的特性和成型條件，但由于其耐熱性較差和具有吸濕性，還不能與其他封接材料性能相當(dāng)，尚屬于半氣密或非氣密的封接材料。 全密封封裝適合于高可靠性應(yīng)用。通常，全密封的漏氣率應(yīng)不大于10-8cm3/S。為了保證密封的高質(zhì)量，首先必須可靠地氣密密封全部外引線，待電路板接入外殼后，再要求對殼底和殼蓋進行優(yōu)質(zhì)焊接。在氣密封裝中，典型的密封組合主要有金屬之間、金屬和陶瓷之間、金屬和玻璃之間及陶瓷之間的密封。序號形式方法1金屬-金屬封接如金屬外殼，目前最常用的方法是電路熔焊法，此外還可用錫焊、冷壓焊和電子束、激光熔焊等。2金屬-陶瓷間封裝要求陶瓷上密封部分進行金屬氧化，可采用Mo

4、-Mn導(dǎo)體漿料在陶瓷表面涂敷金屬化層，然后選擇適當(dāng)?shù)暮噶希菇饘倥c陶瓷的金屬化部位相封接。3金屬-玻璃的封裝主要應(yīng)用在以金屬為主體的封裝結(jié)構(gòu)中，作為封接材料的金屬與玻璃，其熱膨脹系數(shù)必須匹配。4陶瓷-陶瓷封裝陶瓷間的密封主要采用低熔點玻璃封裝或用焊錫法，焊接已金屬化的陶瓷。二、厚膜電路的封裝技術(shù)厚膜電路的封裝有氣密封裝和非氣密封裝兩種。氣密封裝采用金屬、陶瓷或玻璃做封裝材料；非氣密封裝是用有機材料封裝，也稱樹脂封裝。厚膜電路的主要封裝技術(shù)序號類型，項目密封方法密封材料1氣密封裝電阻熔焊（對焊）鎳、金屬軟焊法金-錫、金-硅焊料金-鍺焊料低熔點玻璃法硼硅酸鉛玻璃、硼硅酸鋅玻璃2非氣密封裝樹脂粘接法

5、雙酚系環(huán)氧樹脂局部封裝法熱固性（液態(tài)、固態(tài)）環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂凝膠狀硅酮樹脂灌注法熱固性（液態(tài)、固態(tài)）環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂浸漬法熱固性（液態(tài)、固態(tài)）環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂模壓法熱固性（液態(tài)、固態(tài)）環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂2.1 單芯片封裝單芯片封裝分氣密性封裝型和非氣密性封裝型兩大類：前者包括金屬外殼封接型、玻璃封接型（陶瓷蓋板或金屬蓋板）、釬焊（Au/Sn共晶焊料）封接型；后者包括傳遞模注塑料型、液態(tài)樹脂封裝型、樹脂塊封裝型等。2.2 多芯片封裝MCM封裝也可按其氣密性等級，分為氣密封裝和非氣密封裝兩大類。非氣密封裝的代表是樹脂封裝法、依樹脂的加入不同，進一步分為注型法、浸漬法、滴灌法及流動浸漬法等；氣

6、密性封裝包括低熔點玻璃封接法、釬焊封接法、縫焊封接法及激光熔焊法等。1、.氣密性封裝（1）釬焊氣密封裝技術(shù) 釬焊氣密封接是通過釬焊將金屬外殼固定在多層布線板上，將IC芯片與外氣絕緣。為了利用釬焊實現(xiàn)氣密封接的目的，要求焊料與被釬焊材料之間具有良好的浸潤性，通常采用Sn63/Pb37焊料。為了釬焊金屬封裝外殼，需要在多層布線板表面的四周，形成于外殼相匹配、用于釬焊連接的導(dǎo)線圖形。該導(dǎo)體圖形與焊料間應(yīng)有良好的浸潤性，且與焊料的互擴散盡量小，一般是通過厚膜法，采用Cu漿料印刷。對于氧化鋁陶瓷多層共燒基板來說，一般在W導(dǎo)體層上電鍍Ni/Au。以達到良好的浸潤性。金屬外殼與多層布線板的熱膨脹系數(shù)一般是不

7、同的，因此對氧化鋁布線來說，最好選用可伐合金外殼，但可伐合金與焊料間的浸潤性不好，通常金屬外殼也需要電鍍Ni、/Au或Sn，以改善其浸潤性。釬焊封接的金屬外殼封裝便于分解、重裝，一般可保證在10次以上。因此，這種封接可用做通常氣密性封裝后半導(dǎo)體元件的初期不良品篩選。釬焊封接中采用助焊劑按，焊接過程中產(chǎn)生殘渣，清洗助焊劑的三氯乙烷等有機清洗劑破壞臭氧層，不利于環(huán)保。（2）激光熔焊封接技術(shù) 激光熔焊適用于大型MCM及外形復(fù)雜的MCM，并能保證高可靠性。其工藝過程如下：先在多層布線板的設(shè)定位置上，由Ag焊料固定作為熔焊金屬基體的焊接環(huán)，將金屬外殼扣在焊接環(huán)上，使兩者處于緊密接觸狀態(tài)，用激光束照射緊密

8、部位，焊接環(huán)及與其密接部位的外殼金屬同時熔化，經(jīng)冷卻完成氣密封接。由于相同金屬間便于熔焊，一般情況下焊接環(huán)與外殼都采用可伐合金。（3）縫焊封接 現(xiàn)有的縫焊焊機的功率有限，只能焊比較薄（厚度約0.15mm）的金屬蓋板，不能用于大型MCM，為了對大型MCM采用較厚的（0.250.5mm）的金屬蓋板進行熔焊封接，需要采用激光熔焊法。 采用縫焊封接時，先用環(huán)氧樹脂及焊料等粘結(jié)劑，將陶瓷布線板支持固定在金屬外殼中，二粘結(jié)劑在散熱性及耐機械沖擊性等方面都存在問題，為解決這些問題，可以在陶瓷布線板上，通過銀漿料，粘結(jié)固定于布線板熱膨脹系數(shù)基本相等的可伐或Fe/Ni42合金等密封環(huán)，并作為激光熔焊時的金屬基體

9、。2、非氣密封裝非氣密封裝是以樹脂材料為主的封裝結(jié)構(gòu)，其防潮性差，氣密性不及金屬、陶瓷和玻璃材料，但由于其封裝所用設(shè)備簡單，材料低廉，加工方便，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等，因而已廣泛應(yīng)用于低成本厚膜電路的封裝。涂布法浸漬法滴灌法用毛刷蘸取液態(tài)樹脂，在元件上涂布，經(jīng)加熱固化完成封裝將元件在液態(tài)樹脂中浸漬，當(dāng)附著的樹脂達到一定厚度時，加熱固化將液態(tài)樹脂滴于元件上，經(jīng)加熱固化完成封裝環(huán)氧樹脂，硅樹脂環(huán)氧樹脂，酚樹脂環(huán)氧樹脂，硅樹脂手工作業(yè)，不可控制的因數(shù)很多，不適合批量生產(chǎn)設(shè)備簡單，價格便宜適合于多品種小批量封裝制作幾種封裝方法的特征對比序號封裝方法樹脂封裝發(fā)釬焊封裝法縫焊封裝法激光熔焊法1拆裝返修性&#

10、215;2耐濕性×3耐熱性×4耐熱沖擊性×5散熱性×6耐機械沖擊性×7外形形狀尺寸適應(yīng)性×8大型化××9價格××10環(huán)保特性（無清洗，無鉛化）××三、厚膜電路的幾種封裝介紹：1、BGA(球形陣列封裝) 球形觸點陳列，表面貼裝型封裝之一。在印刷基板的背面按陳列方式制作出球形凸點用 以 代替引腳，在印刷基板的正面裝配LSI 芯片，然后用模壓樹脂或灌封方法進行密封。也稱為凸點陳列載體(PAC)。引腳可超過200，是多引腳LSI 用的一種封裝。 封裝本體也可做得比QFP(四側(cè)引腳扁平

11、封裝)小。2、CLCC(陶瓷封裝) 帶引腳的陶瓷芯片載體，表面貼裝型封裝之一，引腳從封裝的四個側(cè)面引出，呈丁字形 。 帶有窗口的用于封裝紫外線擦除型EPROM 以及帶有EPROM 的微機電路等。 3、COB(板上芯片封裝) 板上芯片封裝，是裸芯片貼裝技術(shù)之一，半導(dǎo)體芯片交接貼裝在印刷線路板上，芯片與 基 板的電氣連接用引線縫合方法實現(xiàn)，芯片與基板的電氣連接用引線縫合方法實現(xiàn)，并用 樹脂覆 蓋以確保可靠性。雖然COB 是最簡單的裸芯片貼裝技術(shù)，但它的封裝密度遠(yuǎn)不如TAB 和 倒片 焊技術(shù)。 4、DIP(雙列直插式封裝) 雙列直插式封裝。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種

12、。 DIP 是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC，存貯器LSI，微機電路等。 5、SIP(單列直插式封裝) 單列直插式封裝。引腳從封裝一個側(cè)面引出，排列成一條直線。當(dāng)裝配到印刷基板上時 封 裝呈側(cè)立狀。引腳中心距通常為2.54mm，引腳數(shù)從2 至23，多數(shù)為定制產(chǎn)品。封裝的形狀各異也有的把形狀與ZIP 相同的封裝稱為SIP6、LGA(觸點陣列封裝) 觸點陳列封裝。即在底面制作有陣列狀態(tài)坦電極觸點的封裝。裝配時插入插座即可。現(xiàn) 已 實用的有227 觸點(1.27mm 中心距)和447 觸點(2.54mm 中心距)的陶瓷LGA，應(yīng)用于高速 邏輯 LSI 電路。LGA 與QFP 相比，能夠

13、以比較小的封裝容納更多的輸入輸出引腳另外，由于引線的阻抗小對于高LSI 是很適用的。但由于插座制作復(fù)雜，成本高，現(xiàn)在基本上不怎么使用。預(yù)計今后對其需求會有所增加。 。 7、PLCC(塑料封裝) 帶引線的塑料芯片載體。表面貼裝型封裝之一。引腳從封裝的四個側(cè)面引出，呈丁字形是塑料制品?，F(xiàn)在已經(jīng)普及用于邏輯LSI、DLD(或程邏輯器件)等電路。引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)從18 到84。J 形引腳不易變形，比QFP 容易操作，但焊接后的外觀檢查較為困難。PLCC 與LCC(也稱QFN)相似。以前，兩者的區(qū)別僅在于前者用塑料，后者用陶瓷。 8、QFP(扁平四邊形封裝) 四側(cè)引腳扁平封裝，是表面貼裝型

14、封裝之一，引腳從四個側(cè)面引出呈海鷗翼(L)型。基材有 陶 瓷、金屬和塑料三種。從數(shù)量上看，塑料封裝占絕大部分。當(dāng)沒有特別表示出材料時，多數(shù)情況為塑料QFP。塑料QFP 是最普及的多引腳LSI 封裝。不僅用于微處理器，門陳列等數(shù)字 邏輯LSI 電路，而且也用于VTR 信號處理、音響信號處理等模擬LSI 電路。引腳中心距 有1.0mm、0.8mm、 0.65mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm 等多種規(guī)格。0.65mm 中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為304。 。 9、COB(板上芯片封裝) 通過基板將IC裸片固定于印刷線路板上。也就是是將芯片直接粘在PCB上用引線鍵合達到芯片與PCB的電氣聯(lián)結(jié)然后用

15、黑膠包封。COB的關(guān)鍵技術(shù)在于Wire Bonding（俗稱打線）及Molding（封膠成型），是指對裸露的機體電路晶片(IC Chip)，進行封裝，形成電子元件的制程，其中IC藉由焊線(Wire Bonding)、覆晶接合(Flip Chip)、或卷帶接合(Tape Automatic Bonding；簡稱（TAB)等技術(shù)，將其I/O經(jīng)封裝體的線路延伸出來。 常見集成電路的封裝序號名稱圖片說明1金屬圓形封裝To99最初的芯片封裝形式。引腳數(shù)8-12，散熱好，價格高，屏蔽性能良好，主要用于高檔產(chǎn)品。2塑料ZIP型封裝引腳數(shù)3-16，散熱性能好，多用于大功率器件，材質(zhì)：P3單列直插式封裝SIP引

16、腳中心距通常為2.54mm，引腳數(shù)2-23，多數(shù)為定制產(chǎn)品，造價低且安裝便宜，廣泛用于民品。材質(zhì)：P4雙列直插式封裝DIP絕大多數(shù)中小規(guī)模IC采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般不超過100個。適合在PCB板上插孔焊接，操作方便，塑封DIP應(yīng)用最廣泛。材質(zhì)：P 、C5雙列表面安裝式封裝SOP引腳有J型和L型兩種形式，中心距一般分1.27mm和0.8mm兩種，引腳數(shù)8-32，體積小，是最普及的表面貼片封裝。6PQFP塑料方型扁平式封裝芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，一般大功率或超大型集成電路都采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般在100個以上，適用于高頻線路，一般采用SMT技術(shù)在PCB板上安裝。7PGA插針

17、網(wǎng)格陣列封裝插裝型封裝之一，其底面垂直引腳量陣列裝排列，一般要通過插座與PCB板連接引腳中心距通常為2.54mm，引腳數(shù)從64到447左右，插拔操作方便，可靠性高，可適應(yīng)跟高的頻率。8BGA球柵陣列封裝表面貼裝型封裝之一，其底面按陣列方式制作出球形凸起點用以代替引腳，適應(yīng)頻率超過100MHz，I/0引腳數(shù)大于208pin，電熱性能好，信號傳輸延遲小，可靠性高。9PLCC塑料有引線芯片載體引腳從封裝的四個側(cè)面引出，呈J字型，引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)18-84，J形引腳不易變形，但焊接后的外觀檢查較為困難。10CLCC陶瓷有引線芯片載體陶瓷封裝，其他同PLCC11LCCC陶瓷無引線芯片載體芯片封裝在陶瓷載體中，無引線的電極焊端排列在底面的四邊，引腳中心距1.27mm，引腳數(shù)18-156，高頻特性好，造價高，一般用于軍品。12COB板上芯片封裝裸芯片貼裝技術(shù)之一，俗稱“軟封裝”，IC芯片直接黏貼在PCB板上，引腳焊在銅箔上并