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。
电子包装的设计
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。
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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。
电子包装设计的注意事项
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
电子包装的材料
可靠性评估
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。