为什么选择陶瓷IC封装?


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作为一个没有电子学背景的人,我想知道:为什么将IC封装在陶瓷或塑料中?我以为我们希望热量尽快散发出去,而陶瓷是一种很好的隔热材料。



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您会建议使用哪种材料?金属是很好的热导体,但它们也是很好的电导体。
沃伦·杨

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金刚石可能是“理想”的材料:高电阻率,极强的强度和极好的导热性。当然,您实际上将如何使用金刚石封装IC,更不用说原材料成本了……
helloworld922 2013年

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通常,内部产生的热量仅是某些非常特定的IC(例如现代计算机的主CPU或GPU)的一个因素。对于大多数其他IC,保持环境和散热是一个更大的问题。
John Meacham 2014年

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由于IC被氧化物+等覆盖,因此顶部的导热性差。主要通过硅主体和/或金属线除去热量。然后,通常在下面将金属用作导热体,并且可以在IC下方打孔以提高散热器的性能。陶瓷盖比塑料可以承受更高的温度,这是您可能需要陶瓷盖或引线键合的原因之一。
HKOB 2015年

Answers:


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在IC封装中,当然希望以尽可能低的热阻散热。

然而,同时,至少对于可能被处理或暴露于环境的分立组件,也需要电绝缘和防止氧化/腐蚀的保护。

诸如陶瓷或塑料之类的绝缘包装可以实现这种绝缘和保护,同时允许通过受控路径(例如,某些封装中的集成散热器或散热片或仅通过其他引脚)散热。

许多IC封装也以裸芯片或晶圆级芯片级(WLCSP)封装的形式出售,用于电路组装过程以直接连接到PCB。然后,在将凸块焊接或粘合到电路板上之后,使用环氧树脂灌封或类似的保护涂层对裸露的芯片进行环境保护。

这种裸露的包装当然需要比更大的IC(和更大的接触间距)封装更复杂的组装设备,因此它们并不适合所有人。


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陶瓷封装中最常见的芯片类型是具有紫外线可擦除存储器的芯片。为了使此类存储器在编程后可以重新使用,必须有可能将裸片暴露于大量的UV光中。这要求芯片具有石英窗,而在芯片上安装石英窗又需要芯片的封装由热膨胀特性与石英的热膨胀特性合理匹配的材料制成。如果将石英窗安装在环氧树脂包装中,则包装的热胀冷缩可能会导致密封失效,从而使大气(包括水蒸气)到达部件并破坏部件。我曾经看到一个芯片,它看起来像是由环氧树脂制成的,带有一个看起来有点“乳白色”的塑料窗;我没有' 但是,请仔细检查以确认这一点。如果它是塑料窗,则可能已经可以使用几个紫外线擦除周期,但是许多塑料会相对快速地降解紫外线。也许有人认为,用塑料外壳制造EPROM芯片可以节省足够的成本,即使它们在几次使用后会失效,它们也具有足够的可重用性,足以证明使用它们而不是非窗式零件是合理的,并且价格便宜,足以证明使用它们来合理化。陶瓷零件。不过,我认为他们从未流行。d具有足够的可重用性,足以证明使用它们来代替非窗式部件,并且价格便宜,足以证明使用它们来代替陶瓷部件。不过,我认为他们从未流行。d具有足够的可重用性,足以证明使用它们来代替非窗式部件,并且价格便宜,足以证明使用它们来代替陶瓷部件。不过,我认为他们从未流行。

我见过的其他主要地方是陶瓷零件,这些零件的金属顶盖会被散热。再有,陶瓷的尺寸稳定性对于防止密封在变化的温度条件下失效是必要的。


有趣的猜测,但似乎太狭窄了。在我看来,较老一代的IC在非EPROM类型中具有更高的陶瓷封装频率。对于造成这种情况的原因以及在大多数情况下随后过渡到环氧树脂的任何想法?我想知道引脚是否经常也镀金是否有意义,或者只是在炫耀……所以我想知道:起初环氧树脂是不可用的还是成本效益高的,是因为制造商使用的是偏执狂或炫耀性的更具弹性的陶瓷,直到他们意识到这是不值得的,行业力量发生了变化,还是其他?
underscore_d

@underscore_d:陶瓷的制造成本将更高,但是对于高价值的芯片,成本可能还不够高,尤其是如果环氧包装生产线的后果比陶瓷更糟的话。我还怀疑早期的环氧树脂包装可能不如后来的耐热。考虑到运行了多少芯片,这将是一个问题。
超级猫

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陶瓷用于射频和微波应用是因为它们具有绝缘和阻抗特性,对雷达和手机基站塔至关重要。许多塑料和环氧树脂会吸收空气中的水分。随湿度变化而变化的特性。这会影响频率调谐。可以将它们密封得足够好,以减慢在轨卫星中氢和氧的渗透和破坏。

实际上,BeO的导热性非常好,但是制造过程会带来危害。氮化铝在散热方面相当不错,并且可以根据设计需要使用。最后,塑料的另一个麻烦是某些切屑会流到足以融化或分解的温度。在某些使用不带RF频率的陶瓷涂层金属的应用中。


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旧派零件来自不太受欢迎的金属罐。批量生产的零件并不常见。陶瓷和塑料封装的热导率较高(〜20W / m∙K),其价格仅为金属封装的一小部分。陶瓷包装通常是白色的,因为它们是高氧化铝材料。塑料包装是黑色的,因为它们包含炭黑和/或石墨以消散热量和静电荷。


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九十年代初期,军事记忆模子被装在带有镀金陶瓷封装的陶瓷封装中。我在后端组装无尘室工作,维护着共晶模切机铝制楔形装订机和斜切锯。工艺是金硅共晶芯片键合铝楔形键合。芯片结合在烧成后经受超过20gs的寿命测试


詹姆斯,您好,谢谢您的回答,但请确保它能回答所提出的问题。
jramsay42
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