电子包装

电子包装是电子设备外壳的设计和生产，范围从单个半导体设备到完整的系统（例如大型计算机）。电子系统的包装必须考虑防止机械损坏、冷却、射频噪声发射和静电放电。产品安全标准可能会规定消费产品的特定功能，例如，外壳温度或裸露的金属零件的接地。少量制造的原型和工业设备可能会使用标准化的市售外壳，例如卡笼或预制盒。大众市场消费设备可能具有高度专业化的包装，以提高消费者的吸引力。电子包装是机械工程领域的一门主要学科。

电子包装可以按级别进行组织：

• 级别0-“芯片”，保护裸露的半导体芯片免受污染和损坏。
• 级别1-组件，例如半导体封装设计和其他分立组件的封装。
• 级别2-蚀刻线路板（印刷电路板）。
• 级别3-组装，一个或多个接线板及相关组件。
• 级别4-模块，组件集成在整个机箱中。
• 级别5-系统，出于某种目的而组合的一组模块。

相同的电子系统可以包装为便携式设备，也可以固定安装在仪器机架中或永久安装。

电子包装依赖于机械工程原理，例如动力学、应力分析、传热和流体力学。高可靠性设备通常必须经受跌落测试、货物松动、货物固定振动、极端温度、湿度、水浸或喷雾、雨水、日光（紫外线、红外线和可见光）、盐雾、爆炸冲击等的影响。这些要求超出了电气设计的范围并与之交互。

电子组件由可能未安装在电路卡上的组件，电路卡组件（CCA）、连接器、电缆和组件（如变压器、电源、继电器、开关等）组成。

许多电气产品要求通过注塑、压铸、熔模铸造等技术制造大批量、低成本零件，例如外壳或盖子。这些产品的设计取决于生产方法，需要仔细考虑尺寸和公差以及工装设计。某些零件可以通过专门的工艺制造，例如金属外壳的石膏和砂铸。

在电子产品的设计中，电子包装工程师进行分析以估计诸如最坏情况下的组件的最高温度，结构共振频率以及动态应力和挠度之类的情况。这些知识对于防止立即或过早的电子产品故障很重要。

设计人员在选择包装方法时必须权衡许多目标和实际考虑因素。

• 应避免的危险：机械损坏、暴露于天气和灰尘、电磁干扰等。
• 散热要求
• 模具资本成本和单位成本之间的权衡
• 首次交付时间与生产率之间的权衡
• 供应商的可用性和能力
• 用户界面设计和便利性
• 需要维护时易于检修内部零件
• 产品安全，并符合法规标准
• 美学和其他营销注意事项
• 使用寿命和可靠性

冲压成型的金属薄板是最古老的电子包装类型之一。它具有很强的机械强度，在产品需要该功能时可以提供电磁屏蔽，并且可以轻松地用于原型制造和小批量生产，而无需花费大量定制工具。

垫片金属铸件有时用于包装电子设备，用于极端恶劣的环境，例如重工业、船上或水下深处。铝压铸件比铁或钢砂铸件更常见。

电子封装有时是通过将通常是铝的金属固体块加工成复杂的形状而制成的。它们在用于航空航天用途，其中精密传输线需要复杂的金属的形状，与组合微波组件相当常见的气密密封的外壳。数量往往很少；有时仅需要一个定制设计单元。零件的成本很高，但是定制工具的成本很少或没有成本，而xxx件零件的交货时间可能只有半天。首选的工具是数控立式铣床，可将计算机辅助设计（CAD）文件自动转换为刀具路径命令文件。

可以通过多种方法来制造模制的塑料外壳和结构零件，从而在零件成本、模具成本、机械和电气性能以及易于组装方面进行权衡。示例是注塑、传递模塑、真空成型和模切。可以对P1进行后处理以提供导电表面。

灌封也称为“封装”，包括将零件或组件浸入液态树脂中，然后将其固化。另一种方法是将零件或组件放入模具中，然后将灌封料倒入其中，固化后，模具不会移开，成为零件或组件的一部分。灌封可以在预成型的灌封壳中完成，也可以直接在模具中完成。如今，它最广泛地用于保护半导体组件免受湿气和机械损伤，并用作将引线框架和芯片固定在一起的机械结构。在更早的时期，它通常被用来阻止对作为印刷电路模块构建的专有产品的逆向工程。它还常用于高压产品中，以使带电部件更紧密地放置在一起（消除了由于灌封化合物引起的电晕放电）。较高的介电强度，因此产品可以较小。这也排除了敏感区域的灰尘和导电污染物（例如不纯净的水）。另一个用途是通过填充所有物体来保护深层物品，例如声纳换能器，使其免于在极端压力下塌陷。虚空。灌封可以是刚性的也可以是软的。当需要无空隙的灌封时，通常的做法是将产品放在树脂仍为液态的真空室中，保持真空几分钟，以从内部空腔和树脂本身中抽出空气，然后释放真空。 大气压力会使空隙塌陷并迫使液态树脂进入所有内部空间。真空灌封最适合通过聚合而不是溶剂蒸发固化的树脂。

孔隙密封或树脂浸渍类似于灌封，但不使用外壳或模具。零件浸没在可聚合单体或溶剂型低粘度塑料溶液中。流体上方的压力降低到完全真空。释放真空后，流体流入零件。从树脂浴中取出零件后，将其排干和/或清洗，然后固化。固化可以包括聚合内部树脂或蒸发溶剂，从而在不同电压分量之间留下绝缘电介质材料。孔隙密封（树脂浸渍）充满了所有内部空间，视清洗/漂洗性能而定，表面是否可以留有薄涂层。真空浸渍孔隙密封的主要应用是提高变压器、螺线管、叠片组或线圈以及某些高压组件的介电强度。它可防止在紧密间隔的带电表面之间形成电离和引发故障。

有时将液体填充物用作灌封或浸渍的替代方法。它通常是一种介电液，是为了与存在的其他材料化学相容而选择的。此方法主要用于大型电气设备（例如公用事业变压器）中，以增加击穿电压。它也可用于改善热传递，尤其是在自然对流或强制对流通过热交换器的情况下。与灌封相比，液体填充物的维修容易得多。

保形涂层是通过各种方法施加的薄绝缘涂层。它为易损部件提供机械和化学保护。它被广泛用于轴向引线电阻器等批量生产的产品，有时还用于印刷电路板上。这可能非常经济，但是要获得一致的过程质量有些困难。

Glop-top是板载芯片组件（COB）中使用的保形涂层的一种变体。它由一滴特殊配制的环氧树脂或树脂沉积在半导体芯片及其引线键合上组成，以提供机械支撑并排除可能破坏电路运行的污染物，例如指纹残留物。它最常用于电子玩具和低端设备。

表面安装的LED通常以板载芯片（COB）配置出售。在这种情况下，单个二极管安装在一个阵列中，与通过单独安装LED（甚至是表面安装类型）可以实现的封装相比，该器件能够产生更大量的光通量，并且具有在较小的整体封装中散发所产生的热量的能力。

密封金属包装开始在真空管行业中诞生，在该行业中，完全防漏的外壳对于操作至关重要。该行业开发了玻璃密封件的电气引线，使用诸如科瓦尔合金之类的合金来匹配密封玻璃的膨胀系数，以便在试管升温时xxx程度地减小对关键金属-玻璃粘结的机械应力。后来的某些管使用金属外壳和穿通管，仅单个穿通管周围的绝缘使用玻璃。如今，玻璃密封包装主要用于航空航天的关键部件和组件中，即使在温度、压力和湿度剧烈变化的情况下，也必须防止泄漏。

对于某些产品，由嵌入在扁平陶瓷顶盖和底盖之间的玻璃糊层中的引线框组成的封装比金属/玻璃封装更方便，但性能却相当。例如陶瓷双列直插式封装形式的集成电路芯片，或陶瓷基板上芯片组件的复杂混合组件。这种包装也可以分为两种主要类型：多层陶瓷包装（如LTCC和HTCC）和压制陶瓷包装。

印刷电路主要是用于将组件连接在一起的技术，但它们也提供机械结构。在某些产品（例如计算机配件板）中，它们就是所有的结构。这使它们成为电子包装领域的一部分。

典型的可靠性认证包括以下类型的环境压力：

• 老化
• 温度循环
• 热冲击
• 可焊性
• 高压釜
• 视力检查
• 气密性/耐湿性
• 湿热试验

湿热试验在具有温度和湿度的室内进行。这是用于评估产品可靠性的环境压力测试。典型的湿热试验为85°C温度和85％相对湿度（缩写为85°C / 85％RH）。在测试过程中，定期取出样品以测试其机械或电气性能。