電子封裝是電子設(shè)備外殼的設(shè)計和生產(chǎn)，從單個半導(dǎo)體設(shè)備到大型計算機 等完整系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的封裝必須考慮防止機械損壞、冷卻、射頻噪聲發(fā)射和靜電放電，產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)可能規(guī)定消費產(chǎn)品的特定特性，例如外殼溫度或裸露金屬部件的接地。少量制造的原型和工業(yè)設(shè)備可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的市售外殼，例如卡籠或預(yù)制盒。大眾市場消費設(shè)備可能具有高度專業(yè)化的包裝，以增加消費者的吸引力。電子封裝是機械工程領(lǐng)域的一門主要學(xué)科。

設(shè)計（電子元器件外殼的設(shè)計和生產(chǎn)）

電子包裝可以按層次組織：

• 0 級 - “芯片”，保護裸露的半導(dǎo)體芯片免受污染和損壞。
• 級別 1 - 組件，例如半導(dǎo)體封裝設(shè)計和其他分立組件的封裝。
• 2 級 - 蝕刻線路板（印刷電路板）。
• 3 級 - 組裝、一個或多個接線板和相關(guān)組件。
• 4 級 - 模塊，組件集成在一個整體外殼中。
• 第 5 級 - 系統(tǒng)，為某種目的而組合的一組模塊。

相同的電子系統(tǒng)可以封裝為便攜式設(shè)備或適用于固定安裝在儀器架或永久安裝中。航空航天、海洋或軍事系統(tǒng)的包裝采用不同類型的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

電子封裝依賴于力學(xué)、應(yīng)力分析、傳熱和流體力學(xué)等機械工程原理。高可靠性設(shè)備通常必須經(jīng)受住跌落測試、松散的貨物振動、固定的貨物振動、極端溫度、濕度、水浸或噴水、雨水、陽光（紫外線、紅外線和可見光）、鹽霧、爆炸沖擊等等。這些要求超越了電氣設(shè)計并與電氣設(shè)計相互作用。

電子組件由組件設(shè)備、電路卡組件 (CCA)、連接器、電纜和組件（如變壓器、電源、繼電器、開關(guān)等）組成，這些組件可能無法安裝在電路卡上。

許多電氣產(chǎn)品需要通過注塑、壓鑄、熔模鑄造等技術(shù)制造大批量、低成本的零件，例如外殼或蓋板。這些產(chǎn)品的設(shè)計取決于生產(chǎn)方法，需要仔細(xì)考慮尺寸和公差以及工裝設(shè)計。一些零件可能通過特殊工藝制造，例如金屬外殼的石膏和砂鑄。

在電子產(chǎn)品的設(shè)計中，電子封裝工程師進(jìn)行分析以估計諸如組件的最高溫度、結(jié)構(gòu)諧振頻率以及在最壞情況下的動態(tài)應(yīng)力和變形等。這些知識對于防止立即或過早的電子產(chǎn)品故障很重要。

設(shè)計考慮

設(shè)計人員在選擇封裝方法時必須平衡許多目標(biāo)和實際考慮因素。

• 要防止的危險：機械損壞、暴露于天氣和污垢、電磁干擾^[2]等。
• 散熱要求
• 工具資本成本和單位成本之間的權(quán)衡
• 首次交付時間和生產(chǎn)率之間的權(quán)衡
• 供應(yīng)商的可用性和能力
• 用戶界面設(shè)計和便利性
• 需要維護時易于接觸內(nèi)部零件
• 產(chǎn)品安全，符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)
• 美學(xué)和其他營銷考慮
• 使用壽命和可靠性

包裝材料

鈑金

沖壓成型的鈑金是最古老的電子封裝類型之一。它具有機械強度，在產(chǎn)品需要該功能時提供電磁屏蔽，并且很容易為原型和小批量生產(chǎn)制造，而定制工具費用很少。

鑄造金屬

密封金屬鑄件有時用于包裝電子設(shè)備以適應(yīng)異常惡劣的環(huán)境，例如重工業(yè)、船上或深水。鋁壓鑄件比鐵或鋼砂鑄件更常見。

機加工金屬

電子封裝有時是通過將實心金屬塊（通常是鋁）加工成復(fù)雜形狀而制成的。它們在航空航天用途的微波組件中相當(dāng)常見，其中精密傳輸線需要復(fù)雜的金屬形狀，并結(jié)合密封外殼。數(shù)量往往很少；有時只需要一個定制設(shè)計單元。零件成本很高，但定制工具的成本很低或沒有成本，而且首件交付可能只需半天時間。選擇的工具是數(shù)控立式銑床，可將計算機輔助設(shè)計 (CAD) 文件自動轉(zhuǎn)換為刀具路徑命令文件。

模壓塑料

模制塑料外殼和結(jié)構(gòu)部件可以通過多種方法制造，在零件成本、工具成本、機械和電氣性能以及組裝方便性方面進(jìn)行權(quán)衡。示例是注塑成型、傳遞成型、真空成型和模切?？梢詫?P1 進(jìn)行后處理以提供導(dǎo)電表面。

灌封

也稱為“封裝”，灌封包括將零件或組件浸入液體樹脂中，然后將其固化。另一種方法是將零件或組件放入模具中，然后將灌封料倒入其中，固化后，模具不取出，成為零件或組件的一部分。灌封可以在預(yù)成型的灌封殼中進(jìn)行，也可以直接在模具中進(jìn)行。今天，它最廣泛地用于保護半導(dǎo)體元件免受濕氣和機械損壞，并用作將引線框架和芯片固定在一起的機械結(jié)構(gòu)。在早期，它經(jīng)常被用來阻止對作為印刷電路模塊構(gòu)建的專有產(chǎn)品的逆向工程。它也常用于高壓產(chǎn)品，以使帶電部件更緊密地放置在一起（消除由于灌封化合物引起的電暈放電）s高介電強度），使產(chǎn)品可以更小。這也排除了敏感區(qū)域的污垢和導(dǎo)電污染物（如不純水）。另一個用途是通過填充所有空隙。灌封可以是剛性的或柔軟的。當(dāng)需要無空隙灌封時，通常的做法是在樹脂仍為液體時將產(chǎn)品置于真空室中，保持真空幾分鐘以將空氣從內(nèi)腔和樹脂本身中抽出，然后釋放真空. 大氣壓使空隙塌陷并迫使液態(tài)樹脂進(jìn)入所有內(nèi)部空間。真空灌封最適用于通過聚合而不是溶劑蒸發(fā)固化的樹脂。

孔隙率密封或浸漬

孔隙密封或樹脂浸漬類似于灌封，但不使用外殼或模具。零件浸入可聚合單體或溶劑型低粘度塑料溶液中。流體上方的壓力降低到完全真空。釋放真空后，流體流入零件。當(dāng)部件從樹脂浴中取出時，將其排干和/或清潔，然后固化。固化可以包括聚合內(nèi)部樹脂或蒸發(fā)溶劑，從而在不同電壓組件之間留下絕緣介電材料。孔隙密封（樹脂浸漬）填充所有內(nèi)部空間，并且可能會或可能不會在表面上留下薄涂層，具體取決于洗滌/漂洗性能。真空浸漬孔隙密封的主要應(yīng)用是提高變壓器、螺線管、疊層或線圈以及一些高壓元件的介電強度。它可以防止在緊密間隔的帶電表面之間形成電離并引發(fā)故障。

液體填充

液體填充有時用作灌封或浸漬的替代方法。它通常是介電流體，選擇用于與存在的其他材料的化學(xué)相容性。這種方法主要用于大型電氣設(shè)備，例如公用變壓器，以提高擊穿電壓。它還可用于改善熱傳遞，特別是如果允許通過熱交換器通過自然對流或強制對流進(jìn)行循環(huán)。液體填充物可以比灌封更容易去除以進(jìn)行修復(fù)。

保形涂層

更多信息：保形涂層和聚對二甲苯

保形涂層是通過各種方法施加的薄絕緣涂層。它為精密部件提供機械和化學(xué)保護。它廣泛用于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如軸向引線電阻器，有時也用于印刷電路板。它可能非常經(jīng)濟，但要達(dá)到一致的工藝質(zhì)量有些困難。

全局頂部

覆蓋有深色環(huán)氧樹脂的板上芯片 (COB)

Glob-top 是一種用于板上芯片組裝 (COB) 的保形涂層的變體。它由一滴特殊配方的環(huán)氧樹脂或沉積在半導(dǎo)體芯片及其引線鍵合上的樹脂組成，以提供機械支撐并排除可能破壞電路運行的指紋殘留物等污染物。它最常用于電子玩具和低端設(shè)備。

板載芯片

表面貼裝LED經(jīng)常以板載芯片(COB) 配置出售。在這些器件中，各個二極管安裝在一個陣列中，與單獨安裝 LED（甚至表面貼裝類型）相比，該器件能夠在更小的整體封裝中產(chǎn)生更多的光通量，并具有更大的散熱能力在電路板上。

密封金屬/玻璃外殼

密封金屬包裝在真空管行業(yè)開始使用，在該行業(yè)中，完全防漏的外殼對于操作至關(guān)重要。該行業(yè)開發(fā)了玻璃密封電饋通，使用諸如可伐合金之類的合金來匹配密封玻璃的膨脹系數(shù)，以便在管子升溫時將關(guān)鍵金屬-玻璃結(jié)合處的機械應(yīng)力降至最低。后來的一些管子使用金屬外殼和饋通，只有各個饋通周圍的絕緣層使用玻璃。今天，玻璃密封封裝主要用于航空航天領(lǐng)域的關(guān)鍵部件和組件，即使在溫度、壓力和濕度發(fā)生極端變化的情況下也必須防止泄漏。

密封陶瓷封裝

對于某些產(chǎn)品，由嵌入平面陶瓷頂蓋和底蓋之間的玻璃漿層中的引線框架組成的封裝比金屬/玻璃封裝更方便，但性能相當(dāng)。例如陶瓷雙列直插式封裝形式的集成電路芯片，或陶瓷基板上芯片組件的復(fù)雜混合組件。這種封裝也可以分為兩種主要類型：多層陶瓷封裝（如LTCC和HTCC）和壓制陶瓷封裝。

印刷電路組件

印刷電路主要是一種將組件連接在一起的技術(shù)，但它們也提供機械結(jié)構(gòu)。在某些產(chǎn)品中，例如計算機附件板，它們都是存在的結(jié)構(gòu)。這使它們成為電子包裝領(lǐng)域的一部分。

可靠性評估

典型的可靠性鑒定包括以下類型的環(huán)境應(yīng)力：

• 老化
• 溫度循環(huán)
• 熱沖擊
• 可焊性
• 高壓釜
• 視力檢查
• 氣密性/耐濕性
• 濕熱試驗

濕熱測試在有溫度和濕度的室內(nèi)進(jìn)行。它是用于評估產(chǎn)品可靠性的環(huán)境壓力測試。典型的濕熱測試是 85?C 溫度和 85% 相對濕度（簡稱 85?C/85%RH）。在測試過程中，定期取出樣品以測試其機械或電氣性能。一些與濕熱試驗相關(guān)的研究工作可以在參考文獻(xiàn)中看到。