Войти
Электронная упаковка - это разработка и производство корпусов для электронных устройств, от отдельных полупроводниковых устройств до полных систем, таких как универсальный компьютер. Упаковка электронной системы должна учитывать защиту от механических повреждений, охлаждения, излучения радиочастотного шума и электростатического разряда. Стандарты безопасности продукта могут диктовать особые характеристики потребительского продукта, например температуру внешнего корпуса или заземление открытых металлических частей. В прототипах и промышленном оборудовании, изготовленных в небольших количествах, могут использоваться стандартные коммерчески доступные корпуса, такие как каркасы для карточек или сборные коробки. Потребительские устройства для массового рынка могут иметь узкоспециализированную упаковку для повышения потребительской привлекательности. Электронная упаковка - важнейшая дисциплина в области машиностроения.
Электронная упаковка может быть организована по уровням:
Одна и та же электронная система может быть упакована как портативное устройство или адаптирована для стационарного монтажа в приборной стойке или постоянной установки. Упаковка для аэрокосмических, морских или военных систем требует различных критериев проектирования.
Электронная упаковка основана на таких принципах машиностроения, как динамика, анализ напряжений, теплопередача и механика жидкости. Оборудование высокой надежности часто должно выдерживать испытания на падение, вибрацию незакрепленного груза, вибрацию закрепленного груза, экстремальные температуры, влажность, погружение в воду или брызги, дождь, солнечный свет (УФ, ИК и видимый свет), солевой туман, взрывной удар и многое другое. Эти требования выходят за рамки электрического проектирования и взаимодействуют с ним.
Узел электроники состоит из компонентов устройств, узлов печатных плат (CCA), разъемов, кабелей и компонентов, таких как трансформаторы, источники питания, реле, переключатели и т. Д., Которые могут не устанавливаться на печатной плате.
Многие электротехнические изделия требуют изготовления больших объемов недорогих деталей, таких как корпуса или крышки, с помощью таких технологий, как литье под давлением, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям и т. Д. Конструкция этих продуктов зависит от метода производства и требует тщательного рассмотрения размеров и допусков, а также конструкции инструментов. Некоторые детали могут быть изготовлены с помощью специальных процессов, таких как литье металлических корпусов из гипса или в песчаные формы.
При разработке электронных продуктов инженеры по электронной упаковке проводят анализ для оценки таких вещей, как максимальные температуры компонентов, структурные резонансные частоты, а также динамические напряжения и отклонения в наихудших условиях окружающей среды. Такие знания важны для предотвращения немедленных или преждевременных отказов электронного продукта.
При выборе методов упаковки разработчик должен уравновесить множество целей и практических соображений.
Перфорированный и формованный листовой металл - один из старейших видов электронной упаковки. Он может быть механически прочным, обеспечивать электромагнитное экранирование, когда продукт требует этой функции, и легко изготавливаться для прототипов и небольших производственных партий с небольшими затратами на специальные инструменты.
Металлические отливки с разборками иногда используются для упаковки электронного оборудования в исключительно суровых условиях, например, в тяжелой промышленности, на борту корабля или глубоко под водой. Отливки из алюминия под давлением встречаются чаще, чем отливки из чугуна или стали.
Электронные блоки иногда изготавливают путем механической обработки твердых блоков металла, обычно алюминия, в сложные формы. Они довольно распространены в СВЧ-узлах для аэрокосмического использования, где прецизионные линии передачи требуют сложных металлических форм в сочетании с герметично герметичными корпусами. Количество обычно невелико; иногда требуется только одна единица нестандартной конструкции. Стоимость штучных деталей высока, но стоимость специальной оснастки небольшая или отсутствует, а доставка первой части может занять всего полдня. Выбранный инструмент - это вертикальный фрезерный станок с числовым программным управлением и автоматическим переводом файлов автоматизированного проектирования (САПР) в командные файлы траектории.
Формованные пластмассовые корпуса и конструктивные детали можно изготавливать различными способами, предлагая компромисс в стоимости детали, стоимости инструментов, механических и электрических свойств и простоте сборки. Примерами являются литье под давлением, трансферное формование, вакуумное формование и высечка. Pl может подвергаться последующей обработке для получения проводящих поверхностей.
Заливка, также называемая «инкапсулированием», заключается в погружении детали или сборки в жидкую смолу с последующим ее отверждением. Другой метод помещает деталь или сборку в форму, в которую заливают компаунд, и после отверждения форма не удаляется, становясь частью детали или сборки. Заливку можно производить в предварительно отформованной заливочной оболочке или непосредственно в форме. Сегодня он наиболее широко используется для защиты полупроводниковых компонентов от влаги и механических повреждений, а также в качестве механической конструкции, удерживающей вместе выводную рамку и микросхему. Раньше это часто использовалось, чтобы препятствовать обратному проектированию проприетарных продуктов, построенных в виде модулей печатных схем. Он также обычно используется в высоковольтных изделиях, чтобы позволить расположить детали под напряжением ближе друг к другу (исключая коронные разряды из-за высокой диэлектрической прочности заливочного компаунда), так что изделие может быть меньше. Это также исключает грязь и токопроводящие загрязнения (например, нечистую воду) из чувствительных зон. Другое применение - защита глубоко погружаемых предметов, таких как датчики сонара, от разрушения под экстремальным давлением, путем заполнения всех пустот. Заливка может быть жесткой или мягкой. Когда требуется заливка без пустот, обычно помещают продукт в вакуумную камеру, пока смола все еще находится в жидком состоянии, выдерживают вакуум в течение нескольких минут, чтобы удалить воздух из внутренних полостей и самой смолы, а затем сбрасывают вакуум.. Атмосферное давление сжимает пустоты и вытесняет жидкую смолу во все внутренние пространства. Вакуумная заливка лучше всего работает со смолами, которые отверждаются путем полимеризации, а не испарения растворителя.
Герметизация пористости или пропитка смолой аналогичны заливке, но без оболочки или формы. Детали погружают в полимеризуемый мономер или раствор пластика с низкой вязкостью на основе растворителя. Давление над жидкостью понижается до полного вакуума. После сброса вакуума жидкость втекает в деталь. Когда деталь вынимается из ванны со смолой, ее сливают и / или очищают, а затем отверждают. Отверждение может состоять из полимеризации внутренней смолы или испарения растворителя, в результате чего между различными компонентами напряжения остается изолирующий диэлектрический материал. Герметизация пористости (пропитка смолой) заполняет все внутренние пространства и может оставлять или не оставлять тонкий слой на поверхности, в зависимости от эффективности стирки / полоскания. Основное применение вакуумной пропитки пористой герметизации - повышение диэлектрической прочности трансформаторов, соленоидов, многослойных пакетов или катушек, а также некоторых компонентов высокого напряжения. Это предотвращает образование ионизации между близко расположенными токоведущими поверхностями и инициирование отказа.
Жидкий наполнитель иногда используется как альтернатива заливке или пропитке. Обычно это диэлектрическая жидкость, выбранная из соображений химической совместимости с другими присутствующими материалами. Этот метод используется в основном в очень большом электрическом оборудовании, таком как трансформаторы, для увеличения пробивного напряжения. Его также можно использовать для улучшения теплопередачи, особенно при условии циркуляции за счет естественной или принудительной конвекции через теплообменник. Жидкую начинку удалить для ремонта гораздо проще, чем заливку.
Конформное покрытие - это тонкое изолирующее покрытие, наносимое различными способами. Обеспечивает механическую и химическую защиту хрупких компонентов. Он широко используется в изделиях массового производства, таких как резисторы с осевыми выводами, а иногда и на печатных платах. Это может быть очень экономично, но довольно сложно добиться стабильного качества процесса.
Микросхема на плате (COB), покрытая темной эпоксидной смолой Glop-top - вариант конформного покрытия, используемого при сборке микросхемы на плате (COB). Он состоит из капли специально разработанной эпоксидной смолы или смолы, нанесенной на полупроводниковый чип и его проволочные соединения, чтобы обеспечить механическую поддержку и исключить загрязнения, такие как остатки отпечатков пальцев, которые могут нарушить работу схемы. Чаще всего он используется в электронных игрушках и недорогих устройствах.
Накладные светодиоды часто продаются в виде микросхемы на плате. плата (COB) конфигурации. В них отдельные диоды монтируются в массив, который позволяет устройству производить большее количество светового потока с большей способностью рассеивать возникающее тепло в общем корпусе меньшего размера, чем это может быть достигнуто путем установки светодиодов, даже типы поверхностного монтажа, индивидуально на печатной плате.
Герметичная металлическая упаковка зародилась в производстве вакуумных трубок, где абсолютно герметичный корпус был необходим для работы. В этой отрасли был разработан электрический ввод с уплотнением стекла с использованием таких сплавов, как Ковар, чтобы соответствовать коэффициенту расширения уплотнительного стекла, чтобы свести к минимуму механическое напряжение на критическом соединении металл-стекло по мере нагрева трубки. В некоторых более поздних трубках использовались металлические кожухи и вводы, и только изоляция вокруг отдельных вводов использовала стекло. Сегодня пакеты со стеклянным уплотнением используются в основном в критических компонентах и узлах для аэрокосмической промышленности, где необходимо предотвращать утечку даже при резких изменениях температуры, давления и влажности.
Пакеты, состоящие из выводной рамки, залитой слоем стекловидной пасты между плоской керамической верхней и нижней крышками, более удобны, чем корпуса из металла / стекла для некоторых продуктов, но обеспечивают эквивалентные характеристики. Примерами являются микросхемы интегральных схем в керамической форме Dual In-Line Package или сложные гибридные сборки компонентов микросхемы на керамической базовой пластине. Этот тип упаковки также можно разделить на два основных типа: многослойные керамические упаковки (например, LTCC и HTCC ) и прессованные керамические упаковки.
Печатные схемы - это в первую очередь технология соединения компонентов вместе, но они также обеспечивают механическую структуру. В некоторых продуктах, например, в дополнительных платах компьютеров, есть вся структура. Это делает их частью вселенной электронной упаковки.
[1] Электронные блоки Типичная квалификация надежности включает следующие типы воздействия окружающей среды:
Гигротермические испытания проводят в камерах с температурой и влажностью. Это стресс-тест на окружающую среду, используемый для оценки надежности продукта. Типичный гигротермический тест проводится при температуре 85 ° C и относительной влажности 85% (сокращенно 85 ° C / 85% относительной влажности). Во время испытания образец периодически вынимают для проверки его механических или электрических свойств. Некоторые исследования, связанные с гигротермическими испытаниями, можно увидеть в справочной литературе.
