作为一个没有任何电子背景的人,我想知道:为什么 IC 封装在陶瓷或塑料中?我认为我们希望热量尽快散去,而陶瓷是一种很好的隔热材料。
为什么选择陶瓷IC封装?
在 IC 封装中,当然希望以尽可能低的热阻来散热。
然而,与此同时,电绝缘和防止氧化/腐蚀也是可取的,至少对于可能被处理或暴露于环境中的分立元件而言。
陶瓷或塑料等绝缘封装允许这种绝缘和保护,同时允许通过受控路径散热,例如某些封装中的集成散热器或散热片,或者仅通过其他封装中的引脚。
许多 IC 封装也作为裸片或晶圆级芯片规模(WLCSP) 封装出售,用于电路组装过程直接连接到 PCB。然后在将引线凸块焊接或结合到电路板上之后,使用环氧树脂灌封或类似的保护涂层对裸芯片进行环境保护。
这种裸封装当然需要比更大的 IC(和更大的触点间距)封装更复杂的组装设备,因此它们并不适合所有人。
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。为了允许这样的存储器在编程后被重新使用,必须能够将裸片暴露在相当数量的紫外光下。这要求芯片具有石英窗,而在芯片上安装石英窗又要求芯片的封装由热膨胀特性与石英合理匹配的材料制成。如果将石英窗安装在环氧树脂封装中,封装的热膨胀和收缩可能会导致密封失效,从而使大气(包括水蒸气)进入部件并破坏它。我曾经看到一个芯片,它看起来像是用环氧树脂制成的,带有一个看起来有点“乳白色”的塑料窗口;我没有' 不过,请仔细检查以确认这一点。如果它是塑料窗,它可能可以用于几个紫外线擦除周期,但许多塑料在紫外线照射下降解相对较快。也许有人认为用塑料外壳制造 EPROM 芯片会节省足够的成本,即使它们在几次使用后会失败,它们也可以重复使用以证明使用它们而不是非窗口部件是合理的,并且足够便宜以证明使用它们是合理的的陶瓷零件。不过,我认为他们从未流行过。d 可重复使用足以证明使用它们代替非窗口部件是合理的,并且足够便宜以证明使用它们代替陶瓷部件是合理的。不过,我认为他们从未流行过。d 可重复使用足以证明使用它们代替非窗口部件是合理的,并且足够便宜以证明使用它们代替陶瓷部件是合理的。不过,我认为他们从未流行过。
我见过的另一个主要陶瓷部件是在它们有一个金属顶部的地方,这些金属顶部会被散热。同样,陶瓷的尺寸稳定性对于防止密封在不断变化的温度条件下失效是必要的。
陶瓷用于射频和微波应用,因为它们具有对雷达和手机基站塔至关重要的绝缘和阻抗特性。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。它们可以密封得足够好,以减缓轨道卫星中氢和氧的渗透和破坏。
实际上,BeO 的导热性非常好,但制造过程存在危险。氮化铝的热性能相当好,可以根据设计使用。最后,塑料的另一个问题是,一些芯片会发热到足以熔化或分解它。有些应用使用陶瓷涂层金属,不会影响射频频率。
老派零件装在不太流行的金属罐中。对于批量生产的零件,罐头并不常见。陶瓷和塑料封装被设计成具有相当高的热导率 (~20W/m∙K),而且它们的成本只是金属封装的一小部分。陶瓷封装通常是白色的,因为它们是高铝材料。塑料封装是黑色的,因为它们含有炭黑和/或石墨来散热和静电荷。