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保护芯片的封装:防止气体、液体渗入
前天 08:19   浏览:177   来源:小萍子
本文主要介绍保护芯片的封装。

芯片封装作为半导体制造后段工艺的核心环节,其核心目标是通过物理屏障隔绝外部气体、液体及污染物,保障芯片长期可靠性。


当前主流封装技术分为非气密封装与气密封装两大体系,二者在成本、性能及应用场景上形成差异化互补。


非气密封装


非气密封装以转注塑模法为代表,通过热固性环氧树脂包裹芯片与引线框架实现基础防护。


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工艺流程中,键合后的引线框架被置于模具成型机内预热,热固性环氧树脂片经柱状活塞加压注入型腔,固化后形成封装体。


近年多柱塞式全自动成型机的普及显著提升了生产效率,其通过在多个注射位置配置独立活塞,实现树脂填充的精准同步控制,减少成型缺陷。


然而,非气密封装存在固有缺陷——树脂与引线/芯片界面的毛细效应易导致水分渗透,可能引发金属布线腐蚀等问题。为提升防潮性,行业正探索纳米填料改性环氧树脂技术,通过添加二氧化硅或氮化硼纳米颗粒增强树脂致密性;同时,生物基环氧树脂的研发响应了环保趋势,其可降解特性降低了废弃封装体的环境负担。


此外,引线框架的表面微结构优化与芯片涂层技术的结合,如原子层沉积(ALD)氧化铝涂层,可进一步阻断水分渗透路径,提升封装体耐热冲击能力。


气密封装


气密封装则通过完全隔绝外部环境实现更高可靠性,适用于航空航天、汽车电子等高要求场景。金属封装以金锡合金焊料为典型,通过高温熔封形成致密金属外壳,虽成本高昂但抗腐蚀性与热稳定性优异;低熔点玻璃封装(如Cer-DIP)在480℃下完成封装,玻璃与金属引线的热膨胀系数匹配优化减少了界面应力;焊接封装则采用无铅焊锡实现密封,兼顾环保与可靠性。


当前技术演进中,气密封装正朝着轻量化与集成化方向发展——钛合金等轻质高强金属的应用降低了封装体重量,而三维堆叠封装中的气密腔体设计则通过精密激光焊接技术实现多芯片模块的密封集成。


此外,智能封装监控系统的引入,通过集成湿度传感器与无线通信模块,可实时监测封装体内部环境参数,实现故障预警与寿命预测,推动了封装技术从“被动防护”向“主动智能”的转型。


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两类封装技术的选择需综合考量成本、性能需求及生产节拍。非气密封装凭借低成本与高产能优势,仍主导消费电子等大规模应用场景;而气密封装则凭借极致可靠性,在工业控制、医疗电子等高可靠性需求领域占据不可替代地位。


随着先进封装技术如Chiplet的兴起,混合封装方案——即部分区域采用气密封装保护关键电路,其余区域采用非气密封装降低成本——正成为研发热点,体现了半导体封装技术从“单一防护”向“精准防护”的精细化演进趋势。

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