Occam倒序工藝可行性研究

引言：Occam倒序互連工藝是一種新的電子裝配工藝，它不使用焊料，簡化了制造過程，完全改變了電子產(chǎn)品的制造方法，因而極具發(fā)展前景。本文概述了Occam工藝的優(yōu)點和工藝過程，并對Occam的工藝可行性和應(yīng)用前景進(jìn)行了討論。

一、傳統(tǒng)表面組裝工藝面臨的挑戰(zhàn)

表面組裝技術(shù)（SMT）曾是一種較為先進(jìn)的制造技術(shù)，是一種無須對印刷電路板鉆插裝孔、直接將表面貼裝微型元器件貼焊到PCB的先進(jìn)電子裝連聯(lián)技術(shù)。但由于歐盟和國內(nèi)一系列關(guān)于無鉛制造的規(guī)定的實施，傳統(tǒng)的SMT由于焊錫含有鉛等有害物質(zhì)而被“無鉛焊接”等工藝技術(shù)代替是遲早的事。但是要立即從有鉛產(chǎn)品轉(zhuǎn)到無鉛產(chǎn)品是一個復(fù)雜的過程，目前采用的無鉛合金與傳統(tǒng)的Sn-Pb共晶合金比較，存在熔點高、工藝窗口小、浸潤性差的缺陷，無鉛也不只是焊接材料問題，還涉及到設(shè)計、元器件、PCB、設(shè)備、工藝、可靠性、成本等多方面的挑戰(zhàn)，我們對此必須做好足夠的準(zhǔn)備[1]。

二、埋入式技術(shù)的應(yīng)運而生

有鉛焊接與無鉛焊接都存在共同的軟肋——焊點，那能否改進(jìn)制造技術(shù)而取消焊點呢？于是，針對此問題，經(jīng)過業(yè)內(nèi)廠商和專家的共同努力，提出了埋入式技術(shù)的概念。埋入式技術(shù)就是把元件裝到電路板里面，而不是把它裝在表面上。目前把元件埋進(jìn)電路板里至少有兩種技術(shù)：一種是埋在聚合物中的技術(shù)，另一種是Occam工藝。這兩種技術(shù)比較而言，Occam工藝較易為業(yè)界接受。

對電子產(chǎn)品用戶來說，特別是軍用和航空航天用戶，埋入式技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢和吸引力。首先，因為連接線比較短而使產(chǎn)品性能提高了。其次，省去了焊接和回流焊過程，也就不存在使用焊料所產(chǎn)生的問題。第三，埋入到電路板內(nèi)部的元件能得到很好的保護(hù)，不會受到撞擊、振動和其他危害的影響。使用埋入式元件的系統(tǒng)可以存放很多年而性能不會有明顯的變化。

三、Occam倒序互連工藝可行性研究

（一）Occam工藝過程概述

Occam工藝是一種倒序互連工藝，在其工序中采用了許多成熟、低風(fēng)險和常見的核心處理技術(shù)。所謂倒序是指其工藝過程與傳統(tǒng)的方法相反，傳統(tǒng)方法是先制作PCB再將元器件通過表貼等方法焊裝到PCB板上，而本工藝先將元器件安裝到它們的最終位置之后，再通過電鍍銅進(jìn)行互連?？梢娺@種工藝不需要傳統(tǒng)的電路板技術(shù)，也不使用焊膏。

Occam工藝過程的首先將元件貼在可揭去的粘結(jié)膠帶上，膠帶固定在一塊臨時或永久的基板上，然后注膠實現(xiàn)永久粘合。膠帶和基板用于暫時固定元件，并在整個結(jié)構(gòu)被密封后拆掉。因此，已測試的或密封的元件陣列將組成一塊單片的組裝電路，每個元件都被固定在其中。引線端可通過除去臨時基板和膠帶而露出來，或在永久基板上制造通孔來完成。通孔可使用機(jī)械切削、高壓噴水鉆孔或激光打孔的方法加工。組裝板隨后進(jìn)行銅金屬化的過程，可使用標(biāo)準(zhǔn)的電路板增厚工藝（加成法），制作的電路圖案可實現(xiàn)所有元件引腳之間的互連，但大多數(shù)情況下需要制造多層板，因此在鍍銅層上鋪上絕緣層，然后重復(fù)這些過程直至所要求的互連全部完成。最終的電路層可以連接到各種用戶界面、顯示和電源接口上，然后包覆一層相同形狀的或剛性的絕緣保護(hù)層。其基本工序示意圖如圖一所示。

圖一 Occam基本工序

（二）Occam工藝的優(yōu)點

與傳統(tǒng)電子組裝工藝比較，Occam工藝具有以下優(yōu)點。

1） 無焊料裝配工藝；

2） 無需使用傳統(tǒng)電路板；

3） 采用成熟、低風(fēng)險的技術(shù)；

4） 簡化組裝工藝并能降低制造成本；

5） 工藝的早期就解決了發(fā)熱的問題；

6） 大幅度縮短供應(yīng)鏈和制造周期。

（三）Occam的工藝可行性

早期看來，Occam工藝的解決方案有些不切實際，但那些熟悉電子組裝領(lǐng)域的人們將會從以前的工作認(rèn)識到，在使用裸芯片構(gòu)建更加復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的多芯片模塊與IC封裝的過程中，Occam工藝既是可能又可行的。今天，完成Occam工藝的所需的材料、設(shè)備和工藝都是可以得到和運行的。組裝工廠的最大變化只不過是引進(jìn)成熟的加成法制板技術(shù)。

Occam工藝無需使組裝板暴露在回流焊的高溫中，所以元件的潮敏等級可以不予考慮。至于標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板，其互連結(jié)構(gòu)仍須設(shè)計和制造，但解除了某些限制。例如，該工藝無需為大元件的焊接提供大尺寸的焊盤，簡化了布線。這樣，該工藝支持更高的電路密度并減少了所需的層數(shù)。同時，停用印刷線路板避免了很多不太容易被注意到的成本開支，例如：供應(yīng)鏈管理、測試、庫存管理、防護(hù)貯存、烘烤、裝卸搬運等。由于互連直到組裝之后才形成，其設(shè)計可以按照需要修改，而不必考慮鉆孔、填充和跳線的要求。預(yù)計成品將會由堅韌的、熱膨脹系數(shù)匹配的環(huán)氧樹脂或其它材料來密封，因而非常結(jié)實。

總之，Occam工藝為電子元器件組裝提供了一個新的選擇，可以進(jìn)行高可靠性和低成本的電子產(chǎn)品制造，同時，更為有利的是，產(chǎn)品不僅符合ROHS的要求，而且與焊料組裝產(chǎn)品相比更加環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1]顧靄云，表面組裝技術(shù)（SMT）通用工藝與無鉛工藝實施，電子工業(yè)出版社，2008年第一版。

作者單位：洛陽電光設(shè)備研究所

作者簡介：喻波（1975.9.18出生），男，漢族，籍貫重慶，碩士，研究室主任，高級工程師，主要研究機(jī)載火控電子產(chǎn)品的裝配與聯(lián)試工作。