- 相關(guān)推薦
關(guān)于微電子連接技術(shù)的相關(guān)研究論文
微電子封裝可以說是一個緊湊的封裝體，其中主要包括十萬乃至數(shù)百萬個半導(dǎo)體元件，也就是集成電路芯片，在外界提供電源的基礎(chǔ)之上可實現(xiàn)與外界的信息交流。單芯片封裝（SCP）設(shè)計和制造，芯片互連與組裝，封裝總體電性能、力學(xué)性能、熱性能和可靠性設(shè)計、封裝材料等都是微電子封裝所必須涉及的內(nèi)容。在不斷的發(fā)展過程中微電子連接技術(shù)也在原有基礎(chǔ)上取得較為明顯的進步，加工工作也逐漸精細化。
一、微電子封裝的發(fā)展歷程及其連接技術(shù)的應(yīng)用
1.發(fā)展歷程
在20世紀(jì)80年代以后，以表面安裝類型的四邊引線封裝為主的表面安裝技術(shù)迅速發(fā)展。它改變了傳統(tǒng)的插裝形式，器件通過再流技術(shù)進行焊接，由于再流焊接過程中焊錫熔化時的表面張力產(chǎn)生自對準(zhǔn)效應(yīng)，降低了對貼片精度的要求，同時再流焊接代替了波峰焊，也提高了組裝良品率。此階段的封裝類型如塑料有引線片式裁體（PLCC）、塑料四邊引線扁平封裝（PQFP）、塑料小外形封裝（PSOP）以及無引線四邊扁平封裝等。
2.球柵陣列封裝
20世紀(jì)90年代，隨著集成技術(shù)的進步、設(shè)備的改進和深亞微米技術(shù)的使用，硅單芯片集成度不斷提高，對集成電路封裝要求更加嚴(yán)格，I/0引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝品種基礎(chǔ)上，又增添了新的品種——球柵陣列封裝，簡稱BGA。其采用小的焊球作為元件和基板之間的引線連接。這種BGA突出的優(yōu)點包括：
�。�1）電性能更好：BGA用焊球代替引線，引出路徑短，減少了引腳寄生效應(yīng)；
（2）封裝密度更高：由于焊球是整個平面排列，因此對于同樣面積，引腳數(shù)更高。
�。�3）BGA的節(jié)距與現(xiàn)有的表面安裝工藝和設(shè)備完全相容，安裝更可靠；
�。�4）由于釬料熔化時的表面張力具有“自對準(zhǔn)”效應(yīng)，避免了傳統(tǒng)封裝引線變形的損失，大大提高了組裝成品率；
（5）BGA引腳牢固；
�。�6）焊球引出形式同樣適用于多芯片組件和系統(tǒng)封裝。
3.芯片尺寸封裝
1994年9月，日本三菱電氣公司研究出一種芯片面積/封裝面積=1：1.1的封裝結(jié)構(gòu).其封裝外形尺寸只比裸芯片大一點點。也就是說，單個IC芯片有多大，封裝尺寸就有多大，從而誕生了一種新的封裝形式，命名為芯片尺寸封裝，簡稱CSP。
CSP是整機小型化、便攜化的結(jié)果。它定義為封裝后尺寸不超過原芯片的l-2倍或封裝后面積不超過裸片面積的1.5倍。倒裝焊和引線鍵合技術(shù)都可以用來對CSP封裝器件進行引線。它具有更突出的優(yōu)點：
�。�1）近似芯片尺寸的超小型封裝；
（2）保護裸芯片；
�。�3）便于焊接、安裝和修整更換。
二、微電子焊接及徽連接技術(shù)
1.微電子焊接研究的重要性
通過對微電子元器件制造和電子設(shè)備組裝進行分析可發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的最終質(zhì)量會受到多種客觀因素的影響，其中影響最為直接的就是連接技術(shù)。在規(guī)模較大的集成電路中最少有幾十個焊點同時存在，多達數(shù)百個，但巨型計算機的印刷線路板上最多可達到上萬個焊點。
這些焊點如果有一個存在時效現(xiàn)象就會導(dǎo)致整個元器件或者整機出現(xiàn)停止工作的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和統(tǒng)計我們可以發(fā)現(xiàn)，焊點失效在電子元器件或電子整機的所有故障原因中所占比例高達60%，這可在一定程度上說明焊接技術(shù)在電子工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中作為最薄弱的環(huán)節(jié)存在。
2.芯片焊接技術(shù)
（1）引線鍵合技術(shù)
芯片I/o焊盤和對應(yīng)的封裝體上的焊盤用細金屬絲一一連接起來就是引線鍵合技術(shù)的實質(zhì)與目標(biāo)，注意在實際連接過程中一次只能連接一根。采用超聲波焊將一根細引線分別鍵合到IC鍵合區(qū)和對應(yīng)的封裝或基板鍵合區(qū)上是實際進行引線鍵合工作的主要內(nèi)容，注意其直徑一般為25納米。靈活性較強是這種工藝的明顯特征與優(yōu)勢，在利用上述技術(shù)進行工作時還需要得到熱壓、熱超聲和超聲方法的支撐。
用高壓電火花使金屬絲端部形成球形是在實際進行熱壓鍵合和熱超聲鍵合時首先需要滿足的條件，這也是其還稱之為球楔鍵合的主要原因。在實際進行加熱加超聲波時主要針對金屬絲以及焊接點進行，接觸面會在這一過程中呈現(xiàn)出一種塑性變形的現(xiàn)象，這不僅會對界面的氧化膜造成破壞，同時也是導(dǎo)致其出現(xiàn)活性化現(xiàn)象的主要原因。
�。�2）載帶自動鍵合技術(shù)
載帶自動焊（TAB）是一種將IC安裝和互連到柔性金屬化聚合物載帶上的IC組裝技術(shù)。載帶內(nèi)引線鍵合到IC上，外引線鍵合到常規(guī)封裝或PWB上，整個過程均自動完成。為適應(yīng)超窄引線間距、多引腳和薄外形封裝要求.載帶自動鍵合（TAB）技術(shù)應(yīng)用越來越普遍。雖然載帶價格較貴，但引線間距最小可達到150納米，而且TAB技術(shù)比較成熟，自動化程度相對較高，是一種高生產(chǎn)效率的內(nèi)引線鍵合技術(shù)。
�。�3）倒裝芯片鍵合技術(shù)
倒裝芯片鍵合技術(shù)是目前半導(dǎo)體封裝的主流技術(shù)，是將芯片的有源區(qū)面對基板鍵合。在芯片和基板上分別制備了焊盤，然后面對面鍵合.鍵合材料司‘以是金屬引線或載帶，也可以是合金釬料或有機導(dǎo)電聚合物制作的凸焊點。倒裝芯片鍵合引線，焊凸點直接與印刷線路板或其它基板焊接，引線電感小，信號問竄擾小.信號傳輸延時短，電性能好，是互連巾延時最短、寄生效應(yīng)最小的一種互連方法。
3.再流焊
所謂的再流焊就是通過加熱使預(yù)置的釬料膏或釬料凸點重新熔化即再次流動，潤濕金屬焊盤表面形成牢固連接的過程。常用的再流焊熱源有紅外輻射、熱風(fēng)、熱板傳導(dǎo)和激光等。
再流焊溫度曲線的建立是再流焊技術(shù)中一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按照焊接過程各區(qū)段的作用，一般將其分為預(yù)熱區(qū)、保溫區(qū)、再流區(qū)和冷卻區(qū)等4段。預(yù)熱過程的目的是為了用一個可控制的速度來提高溫度，以減少元件和板的任何熱損壞。
目前再流焊工藝中比較成熟的是熱風(fēng)再流焊和紅外再流焊。隨著免清洗和無鉛焊接的要求。出現(xiàn)了氮氣焊接技術(shù)。適應(yīng)無鉛焊接的耐高溫再流焊成為該技術(shù)重要的發(fā)展方向。
結(jié)語：
在微電子封裝技術(shù)方面經(jīng)歷了雙列直插、四方扁平等階段。目前球柵陣列封裝已經(jīng)成為主流產(chǎn)品，現(xiàn)在芯片尺寸封裝和多芯片組件也在蓬勃發(fā)展。今后微電子封裝將繼續(xù)向高性能、高可靠性、多功能、小型化、薄型化、便攜式及低成本方向發(fā)展，相關(guān)的連接技術(shù)也必須符合這種發(fā)展趨勢。在所使用的封裝材料方面有金屬、陶瓷、塑料，而低成本的塑料是應(yīng)用的主要方向。
參考文獻：
[1]劉昌明.微電子封裝與組裝中的微連接技術(shù)的研究[J].數(shù)字通信世界，2016（8）.
[2]高仕驥.對微電子的封裝以及連接技術(shù)的研究分析[J].金山，2012（6）.
【微電子連接技術(shù)的相關(guān)研究論文】相關(guān)文章：
連接性指數(shù)與Kov(a)ts指數(shù)的相關(guān)性研究05-02
基因工程相關(guān)研究參考論文05-02
累積疊軋連接技術(shù)及其研究進展05-01
民用建筑預(yù)應(yīng)力混凝土工程新技術(shù)的相關(guān)研究論文05-02
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的研究論文05-02
工作家庭沖突及其相關(guān)研究論文05-03