芯片封装类型

划分封装类型的方法有很多，包括芯片连接类型、互连几何结构、主体材料、芯片数量、芯片类型以及密封等级等。

一般把密封等级作为一个最重要的标准进行考虑，因为这样就可有效地把封装分成三种类型:一种是可以满足芯片要求的封装；另一种是正在开发的芯片专用封装: 还有一种则是不太适合芯片应用的普通模塑成型塑料封装。

但是必须意识到，气密性对某些芯片器件并不实用，尤其是对那些可能在其结构内使用水和水溶液的流体型器件来说就更是如此，这一问题的解决方案就是选择性封装。

本文对芯片封装类型中较为常见的两种进行介绍，分述如下：

全气密封装早在一个多世纪以前就开发出来了，并且一直在电子工业和光电子工业的各个领域中得到广泛应用。

CRT在19世纪末首次问世， 当时的CRT产品采用了密封玻璃真空外壳。例如，Braun电子管就是一种用玻璃密封套来阻隔大气并维持所需真空环境的扫描CRT显示系统。将金属引线连接到密封套里面并用玻璃把它们密封起来，从而形成不透气的连接。在CRT总的制作成本中，大部分都用在封装工艺上，目前的情况还是如此。

不久之后又发明了电子真空管，早期的代表产品Fleming二极管也采用了玻璃密封套。几年后，De Forest发明了极具突破性的具有放大功能的三极真空管(Audion),这就是第一只有源电子器件。同时， De Forest也注意到，高真空度环境可以提高器件的使用寿命和性能，这一点与其他同行的见解相反。

许多早期的光电子和电子器件都需要在真空环境下工作，因为电子通过自由空间的流动是其工作机理的一部分。因此，很早就确定了封装具有“完美” 真空的目标。无怪乎很多器件与封装业界人士都依据封装的密封性能来评判封装的质量。

但如今，只有一小部分产品是依靠真正的真空环境来工作的。其中， 芯片器件就是一个典型的例子。芯片器件可通过机械作用阻挡空气分子，但是大多数器件可以在有气体存在的条件下工作，而某些芯片分析仪还需要特意引入气体。

尽管制作封装的材料已由玻璃变为其他材料，但是营造一个近乎完美的气密性外壳一直都是封装的目的和目标，这从来就没有改变过。

在不能使用非气密性塑料封装的某些领域，就需要采用金属或陶瓷全气密封装。但是，采用一种介于两者之间的封装可以改变这种状况。最大的问题就是成本，气密封装往往比它所封装的产品还要昂贵。封装可占总成本的70%~85%。与此形成对比的是，低成本电子器件使用的标准非气密封装只占总成本的3%~5%。

封装外壳的材料可以限制封装内部化学反应，这也是研究标准更为有效的方法。需要考虑的是如何阻止封装内部的多余反应，尤其是腐蚀等。只有如水这样的少数大气成分才是重要的，从而使吸湿特性变得意义重大。

全气密封装的材料有玻璃、陶瓷、金属以及各种集成材料等，具体选用什么材料，看实际需要进行选取。

下图示出一个金属气密封装：

非气密性塑料封装，在军事应用领域中又称为塑料封装微电子器件(PEM),包括目前还在使用的DIP在内的这类封装已成为主流产品。

开发塑料封装技术对电子器件所起的作用就像集成电路一样重大。通常采用黏结剂即可将管芯(芯片)黏结到MLF 上。用引线键合的方法将芯片的焊盘与MLF上的键合指键合在一起，就完成了一级互连。然后利用转移模塑工艺实现环氧模塑料对整个结构的包封。模塑料是一种由环氧树脂、固化剂、填充剂和添加剂构成的固态混合物，将模塑料加热至熔点，施加压力注入已装有引线框架和键合芯片的模具中， 并加热使材料聚合。模塑料直接与芯片、键合引线和MLF相接触。

表面安装封装是采用与DIP相同的基本工艺实现的，MLF需要具有不同的几何外形以保证 SMT结构。也可用塑封料来设计制作BGA，称作PBGA。在这类设计中通常会用有机基板取代MLF。PBGA的制作成本高于MLF产品，但其封装密度和其他特性要比MLF产品好得多。虽然DIP、SMD和PBGA出现的年代跨度长达50年之久，但是这些封装所采用的工艺却基本相同，所使用的环氧塑封料也极其相似。

一些芯片器件可以采用模塑成型工艺进行封装，但是，为了防止塑封料接触到芯片上的机械部件，必须采用特殊的工艺。不过，即使芯片上的机械部件能得到较好的保护，在模塑成型过程中还是会出现问题。固化过程中EMC会收缩，并会产生应力到芯片，从而使性能降低。

周边有引线封装 许多封装都采用这样一种互连结构，其引脚只能从封装的周边引出来。虽然这种封装类型会使引脚数量受到限制，但是制作成本通常要比面阵列封装类型低一些。

用非气密塑料封装制作中广泛采用的普通转移模塑成型方法来形成腔体封装，其工艺难度很大，但也并非不可能实现。这种工艺将熔化的热固性环氧树脂和固化剂注入到成型模中，在成型模中已经放置好键合芯片和封装底盘。芯片封装载体可以是一个面阵列的基板，也可以是一个周边有引线封装的引线框架。由于模具的腔体中装满了液态的树脂混合物，因而不可能形成腔体。

不过，还有另一种塑料模塑工艺，它是三维成型和腔体形成的理想工艺。

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