1. 塑封封装的地位与优势

按照封装材料的不同，电子器件封装主要分为三类：塑料封装因其无与伦比的成本效益和规模化生产能力，成为绝对主流的封装形式。

塑料封装因其无与伦比的成本效益和规模化生产能力，成为绝对主流的封装形式。

2. 塑封材料的分类与组成

塑封材料可分为两大类：固体塑封料 和 液体塑封料。

2.1 固体塑封料 - 环氧塑封料

这是最主流的塑封材料。

• 物理状态：室温下为固体（通常为饼状或颗粒状）。

• 主要成分：

• 环氧树脂：作为基体，起粘结作用。常用酚醛环氧树脂或双酚A型环氧树脂。

• 固化剂：与树脂发生反应，形成三维网络结构。常用胺类或有机酸酐类。

• 无机填料：主要是二氧化硅微粉。作用是降低热膨胀系数、提高导热性、降低成本和减少固化收缩。

• 其他添加剂：包括固化促进剂（加速反应）、脱模剂（便于脱模）、着色剂（通常是黑色，用于遮光和标识）、阻燃剂等。

• 封装工艺（转移成型）：

1. 预热：将EMC放入模具前进行微波加热，使其软化。

2. 注塑：在压力和高温下，将熔融的EMC注入已放置芯片和引线框架的型腔中。

3. 固化：在热和促进剂的作用下，环氧树脂与固化剂发生交联固化反应，形成坚硬、稳定的热固性塑料壳体。

• 技术发展趋势 - 高性能化与功能化：

• 快速固化型：提高生产效率。

• 高耐热型：满足无铅焊料的高回流焊温度要求。

• 低应力型：防止应力过大导致芯片开裂或翘曲。

• 低吸湿性型：降低因吸湿导致“爆米花”效应的风险。

• 绿色环保型：无卤、无锑，符合环保法规。

2.2 液体塑封料

主要用于特定封装场景。

• 物理状态：室温下为液体。

• 主要成分：与EMC类似，包含环氧树脂、固化剂、无机填料等，但配方使其在室温下保持液态。

• 类型与用途：

• 环氧底填料：

• 用途：主要用于Flip-Chip 封装。将其填充在芯片与基板之间的缝隙中。

• 作用：通过毛细作用流入缝隙，固化后能有效吸收和分散应力，补偿芯片与基板之间热膨胀系数的差异，显著提高焊点可靠性。

• 环氧包封料：

• 用途：用于保护芯片表面。

• 工艺：通过点胶或喷涂等方式，直接包覆在已固定于引线框架或基板上的芯片表面，然后加热固化。常用于传感器、功率器件或某些CSP封装。

3. 塑封材料的优点

1. 优异的电性能：低介电常数、低介电损耗、高绝缘强度，有助于提高信号传输速度和质量。

2. 良好的机械性能：高强韧性，能保护芯片免受机械振动和冲击。

3. 轻量化：塑封器件外壳质量约为陶瓷外壳的50%。

4. 高封装密度与微型化：可实现更小、更薄的封装结构，满足电子产品轻、薄、短、小的需求。

5. 低成本与高效率：非常适合大规模、自动化生产，极大地降低了单个IC器件的制造成本。

4. 塑封材料的缺点与挑战

尽管优势突出，但塑封材料也存在固有缺陷，限制了其在极端环境下的应用：

1. 非气密性：与金属/陶瓷封装不同，塑料材料本身存在微小的孔隙，无法完全隔绝气体和湿气。

2. 吸湿性：塑封料会吸收环境中的水汽。在回流焊等高温过程中，内部水汽迅速膨胀，可能导致封装内部开裂（即“爆米花”效应）。

3. 耐温性相对较差：长期工作温度和峰值耐受温度通常低于陶瓷和金属。

4. 高温放气：在真空或高温环境下，塑封料可能释放出挥发性物质，污染敏感的光学或MEMS器件。

5. 抗辐射性能差：对α粒子等辐射的屏蔽能力弱，可能导致软错误，不适用于高辐射环境（如太空、核工业）。

塑封材料，特别是环氧塑封料，是推动现代电子产业普及和发展的基石。它通过不断的技术创新，在成本、性能和尺寸之间取得了最佳平衡。然而，其非气密性和对湿气的敏感性是其固有的阿喀琉斯之踵，这使得在高可靠性、极端环境应用的领域中，气密性封装（金属/陶瓷）仍然是不可替代的选择。