电子封装的三种形式

 

电子封装材料作为连接芯片与外部世界的桥梁，其重要性不言而喻。合格的封装不仅能够为芯片提供物理保护，实现标准规格化的互连，更是确保电子产品性能稳定、延长使用寿命的关键。

一、塑料封装

塑料封装，作为微电子工业中使用最为广泛的封装方法，其低成本、薄型化、工艺简单以及适合自动化生产的优势，使其成为消费性电子产品到精密超高速电脑中不可或缺的组成部分。塑料封装所使用的材料主要是热固性塑料，如酚醛类、聚酯类、环氧类和有机硅类，其中环氧树脂因其良好的加工性能和机械强度而备受青睐。

然而，塑料封装也并非完美无缺。其气密性较差，对湿度敏感，容易在潮湿环境下导致水汽侵蚀封装器件内部的金属层，从而影响器件的可靠性和使用寿命。此外，塑料封装晶体管中普遍含有的铅元素，也给环保和人体健康带来了潜在威胁。因此，如何在保持塑料封装成本效益的同时，提升其气密性和环保性能，成为当前塑料封装技术研究的重点。

二、金属封装

金属封装，作为半导体器件封装的最原始形式，以其高机械强度、优良散热性能和卓越的气密性，在高端电子产品中占据了一席之地。传统的金属封装材料包括铜（Cu）、铝（Al）、钼（Mo）、钨（W）、Kovar、Invar以及W/Cu和Mo/Cu合金等。这些材料不仅具有优异的物理性能，还能有效隔绝外界环境对芯片的影响，确保芯片的稳定运行。

然而，金属封装的高昂价格和外形灵活性不足，限制了其在半导体器件快速发展背景下的广泛应用。随着电子产品的小型化和高密度组装需求的日益增加，金属封装在成本和灵活性方面的劣势愈发凸显。因此，如何在保持金属封装高性能的同时，降低成本并提升外形灵活性，成为金属封装技术面临的挑战。

三、陶瓷封装

陶瓷封装，以其卓越的气密性、高稳定性和耐腐蚀性，成为高可靠度需求的主要封装技术。陶瓷封装材料主要包括氧化铝、氧化铍和氮化铝等，这些材料在电、热、机械特性等方面表现出色，能够满足极端环境下的使用需求。

陶瓷封装的优势在于其能够提供IC芯片气密性的密封保护，防止水汽和其他有害物质对芯片的侵蚀。同时，陶瓷材料的热膨胀系数小、热导率高，能够有效缓解芯片运行过程中的发热问题，延长芯片的使用寿命。此外，陶瓷封装还具有良好的机械强度和耐蚀性，使其成为各种微电子产品重要的承载基板。

然而，陶瓷封装也并非没有缺点。其工艺温度较高、成本较高，且工艺自动化和薄型化封装的能力逊于塑料封装。此外，陶瓷材料的脆性较高，易受到应力损害。在需要低介电常数与高连线密度的封装中，陶瓷封装还需要与薄膜封装技术进行竞争。因此，如何在保持陶瓷封装高可靠度的同时，降低成本、提升工艺自动化和薄型化能力，成为陶瓷封装技术发展的关键。