什么是半導體封裝
編輯半導體封裝是金屬、塑料、玻璃或陶瓷含有一個或多個離散的殼體的半導體器件或集成電路。單個組件在被切割成芯片、測試和封裝之前在半導體晶片(通常是硅)上制造。封裝提供了一種將其連接到外部環境的方法,例如印刷電路板,通過焊盤、焊球或引腳等引線;以及防止機械沖擊、化學污染和光照等威脅。此外,它有助于消散設備產生的熱量,無論是否有散熱器的幫助.有數以千計的包類型在使用。有些是由國際、國家或行業標準定義的,而有些則是針對個別制造商的。
包函數
編輯一個半導體封裝可能只有兩條引線或用于二極管等器件的觸點,或者在高級微處理器的情況下,一個封裝可能有數百個連接。非常小的封裝可能僅由它們的引線支撐。用于高功率應用的較大設備安裝在精心設計的散熱器中,以便它們可以散發成百上千瓦的廢熱。
除了提供與半導體的連接和處理廢熱之外,半導體封裝還必須保護“芯片”免受環境的影響,尤其是濕氣的進入。封裝內的雜散顆粒或腐蝕產物可能會降低設備的性能或導致故障。密封包裝基本上不允許與周圍環境進行氣體交換;這種結構需要玻璃、陶瓷或金屬外殼。
包裝材料
編輯許多器件由環氧樹脂塑料模制而成,可為半導體器件提供足夠的保護,并提供機械強度以支撐封裝的引線和處理。該塑料可以是甲酚-線型酚醛樹脂,聚酰亞胺硅氧烷,聚二甲苯,硅氧烷,聚環氧化物和bisbenzocyclo丁烯。一些用于高可靠性或航空航天或輻射環境的設備使用陶瓷封裝,組裝后帶有金屬蓋或玻璃料海豹。全金屬封裝通常與高功率(幾瓦或更多)設備一起使用,因為它們導熱良好并且易于組裝到散熱器上。通常,封裝形成半導體器件的一個觸點。必須選擇熱膨脹系數與封裝材料相匹配的引線材料。
極少數早期的半導體封裝在微型真空玻璃外殼中,例如手電筒;當表面鈍化和改進的制造技術可用時,這種昂貴的封裝就過時了。玻璃封裝仍然普遍與二極管一起使用,玻璃密封用于金屬晶體管封裝。
高密度動態存儲器的封裝材料必須選擇低本底輻射;封裝材料發射的單個alpha粒子會導致單個事件翻轉和瞬態內存錯誤(軟錯誤)。
航天和軍事應用傳統上使用密封封裝的微電路(HPM)。然而,大多數現代集成電路僅可用作塑料封裝微電路(PEM)。使用適當合格的PEM的正確制造實踐可用于航天。
混合集成電路
編輯多個半導體芯片和分立元件可以組裝在陶瓷基板上,并通過引線鍵合互連。基板帶有用于連接到外部電路的引線,并且整體覆蓋有焊接或熔塊覆蓋。當要求超過單芯片集成電路中可用的性能(散熱、噪聲、電壓額定值、漏電流或其他屬性)時,或在同一封裝中混合模擬和數字功能時,就會使用此類器件。這種封裝的制造成本相對較高,但提供了集成電路的大部分其他優點。
多芯片集成電路封裝的現代示例是某些型號的微處理器,其中可能包括用于同一封裝內的高速緩存等事物的單獨管芯。在稱為倒裝芯片的技術中,數字集成電路管芯被倒置并焊接到模塊載體上,以便組裝成大型系統。IBM在他們的System/360計算機中應用了該技術。
特殊包
編輯半導體封裝可能包括特殊功能。發光或感光器件的封裝內必須有透明窗口;其他器件(例如晶體管)可能會受到雜散光的干擾,因此需要不透明的封裝。一種紫外線可擦除可編程只讀存儲器設備需要一個石英窗口以允許紫外光進入和擦除存儲器。壓力傳感集成電路要求封裝上有一個端口,可以連接到氣體或液體壓力源。
微波頻率器件的封裝被安排為在其引線中具有最小的寄生電感和電容。具有超低漏電流的極高阻抗器件需要不允許雜散電流流動的封裝,并且還可能在輸入端子周圍有保護環。特殊的隔離放大器設備包括輸入和輸出之間的高壓絕緣屏障,允許連接到1kV或更高電壓的電路。
xxx個點接觸晶體管使用金屬盒式封裝,帶有開口,可以調整用于與鍺晶體接觸的晶須;由于開發了更可靠、勞動密集度更低的類型,此類設備僅在很短的時間內很常見。
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