淺談微電子產(chǎn)品焊接的特點(diǎn)

謝欣桐

成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高2014級(jí)8班

淺談微電子產(chǎn)品焊接的特點(diǎn)

謝欣桐

成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高2014級(jí)8班

本文圍繞焊接尺寸較小，焊接密度較高、焊接材料多元化、具有極高的可靠性、焊接過(guò)程中存在內(nèi)在變化差異、焊點(diǎn)間距線距縮小、焊接后清潔環(huán)保要求較高、焊接模式創(chuàng)新度高七個(gè)方面展開(kāi)討論，對(duì)微電子產(chǎn)品的焊接特點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出了一些作者自己的見(jiàn)解，希望能夠?qū)窈笪㈦娮赢a(chǎn)品的發(fā)展提供一些理論建議。

微電子產(chǎn)品 焊接 微焊接

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電子產(chǎn)品也逐漸從以往的電子管、晶體管逐漸過(guò)渡成為了大規(guī)模集成電力，使電子產(chǎn)品的體積尺寸逐漸縮減，這樣一來(lái)，對(duì)電子產(chǎn)品中元器件及電路的焊接要求也相應(yīng)提高了，特別是微電子產(chǎn)品所采用的焊接技術(shù)，完全顛覆了以往傳統(tǒng)的焊接學(xué)，正在朝著多元化焊接技術(shù)方向發(fā)展。筆者通過(guò)本文對(duì)微電子產(chǎn)品的焊接特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

1 焊接尺寸較小、焊接密度較高

若微電子元器件中的金絲球焊的金絲直徑為25um，焊接成球狀后的直接增加至50至70um，那么倒裝片焊的焊點(diǎn)直徑可達(dá)到80um。有研究表明，在一個(gè)面積小于2平方厘米的芯片中可以焊接形成1600至2300個(gè)輸入輸出引腳數(shù)，通過(guò)世界上最先進(jìn)的微細(xì)加工機(jī)焊接技術(shù)，在直徑僅為1毫米的面積范圍內(nèi)可以焊接形成一萬(wàn)個(gè)微型真空管，這一技術(shù)獲得了全球科技領(lǐng)域的關(guān)注。

2 焊接材料多元化

為了能夠更好地抵御電磁干擾，并滿足相關(guān)環(huán)保要求，大部分微電子產(chǎn)品的焊接都是在硅片及陶瓷等復(fù)合非金屬材料上進(jìn)行的。要想在這種材料上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接性能，必須對(duì)焊接過(guò)程中的冶金時(shí)間、冶金溫度、冶金壓力進(jìn)行控制，同時(shí)要定期清晰焊接部位，提升焊接工藝的可靠性。

3 具有極高的可靠性

電性能是評(píng)價(jià)電子產(chǎn)品質(zhì)量以及可靠性的關(guān)鍵要素，而電子產(chǎn)品的焊點(diǎn)所發(fā)揮的作用主要為實(shí)現(xiàn)電連接、熱連接及機(jī)械固定。微電子產(chǎn)品的焊接要求與車船橋梁等結(jié)構(gòu)件相比，在震動(dòng)承載能力、沖擊加載能力以及溫度負(fù)荷上的要求相對(duì)較高，而在韌性、強(qiáng)度以及硬度等方面的要求則相對(duì)較低。由此可以看出，可靠性對(duì)于微電子產(chǎn)品的焊點(diǎn)來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。例如一個(gè)規(guī)模較大的集成電路中至少會(huì)包含五百至兩千個(gè)焊接點(diǎn)，如果其中某一個(gè)焊接點(diǎn)出現(xiàn)了虛焊問(wèn)題，所造成的后果是不堪設(shè)想的。因此對(duì)于微電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，焊點(diǎn)的合格率必須保證為百分百。

4 焊接過(guò)程中存在內(nèi)在變化差異

一般情況下，溶解、擴(kuò)散以及濕潤(rùn)等因素在常規(guī)焊接工藝中并不會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，但是它們對(duì)于微電子產(chǎn)品中的焊接工藝來(lái)說(shuō)卻具有十分重要的意義，直接影響其可靠性與質(zhì)量好壞，因此，微電子產(chǎn)品的焊接工藝及焊接設(shè)備研究、軟釬焊接頭力學(xué)研究、微電子產(chǎn)品的焊接工藝檢測(cè)研究在電子科技領(lǐng)域中大受關(guān)注。

5 焊點(diǎn)間距線距縮小

電子產(chǎn)品前前后后經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，從最初的電子管，到后來(lái)的晶體管，再發(fā)展到集成電路，最后才有了現(xiàn)在的超大規(guī)模集成電路，而電子產(chǎn)品的焊接方式也逐漸從傳統(tǒng)的純手工電烙鐵單點(diǎn)連線焊接法，發(fā)展成為了現(xiàn)在常用的全自動(dòng)化多點(diǎn)波峰浸焊法以及計(jì)算機(jī)數(shù)控再流爐焊法，此外，電子元器件逐步實(shí)現(xiàn)了微型化與集成化的轉(zhuǎn)型，電子產(chǎn)品的尺寸變得十分微小，其焊點(diǎn)、焊點(diǎn)艱巨以及線路距離都被大程度縮減。例如，在電子管技術(shù)時(shí)代中，焊點(diǎn)直徑通常在1至2毫米范圍內(nèi)，焊點(diǎn)間距小于2.5毫米。而在大規(guī)模集成電路技術(shù)時(shí)代中，電路輸入及輸出艱巨分別為2.54毫米與0.5毫米，基板線寬為1毫米，線路間距為2.54毫米，厚度為0.2毫米。

6 焊接后清潔環(huán)保要求較高

為了使微電子產(chǎn)品的質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，在焊接完成后必須對(duì)其進(jìn)行徹底清晰，將焊接部位殘留的焊接劑以及其它雜物進(jìn)行清掃，若未清洗干凈，則會(huì)導(dǎo)致焊接點(diǎn)、電路、引線甚至是引腳等部位產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，對(duì)微電子產(chǎn)品的質(zhì)量造成了嚴(yán)重的威脅。在所有的清洗方式當(dāng)中，使用頻率最高、工藝最為傳統(tǒng)的清潔方式是以CFC-F113氟利昂清洗方式，但是由于氟利昂對(duì)于大氣臭氧層具有極強(qiáng)的破壞作用，隨著近幾年來(lái)全球氣候的惡劣變化趨勢(shì)家中，世界環(huán)境為生組織已經(jīng)正式宣布不允許使用這種方式進(jìn)行焊接清潔，因此逐漸被淘汰，并被其它清潔技術(shù)所取代，例如免洗型焊接劑焊接膏等。

7 焊接模式創(chuàng)新度高

隨著電子科技的不斷發(fā)展，電子元器件以及電子產(chǎn)品也逐漸朝著智能化、微小化等方向進(jìn)步，焊接技術(shù)也由傳統(tǒng)的穿孔焊接法發(fā)展成為了現(xiàn)在的表面貼裝法，并帶動(dòng)了各種高速貼片設(shè)備以及再流焊接設(shè)備的發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，高速貼片設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)0.02毫米的貼片精度，貼片速度可以達(dá)到每小時(shí)14400只，實(shí)現(xiàn)0.1度的旋轉(zhuǎn)精度，高速貼片機(jī)是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的，借助伺服電機(jī)及光柵尺進(jìn)行定位，利用精確的印刷模式將各種貼片膠、焊膏、焊料均勻地涂抹在相應(yīng)區(qū)域，隨后再把片狀元器件粘貼在對(duì)應(yīng)的位置，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的處理后送至再流焊設(shè)備當(dāng)中等待熔化處理，這種焊接模式具有極高的效率，可以有效實(shí)現(xiàn)焊接工藝的全自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)具有防錯(cuò)功能，能夠很大程度地確保為電子產(chǎn)品的焊接質(zhì)量以及可靠性，從而發(fā)展成為了目前微電子產(chǎn)品領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最廣的焊接模式。

8 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，微電子電路焊接技術(shù)以及微焊接技術(shù)與傳統(tǒng)的焊接技術(shù)存在較大的差異，不僅如此，它在焊接理論、焊接材料、焊接用劑、焊接設(shè)備以及焊接方式上都進(jìn)行了極大的創(chuàng)新，并取得了重大的突破。微電子電路焊接技術(shù)以及微焊接技術(shù)的發(fā)展不僅代表著焊接學(xué)科的成就，同時(shí)也意味著各種相關(guān)學(xué)科的同步發(fā)展，除此之外，還實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品在裝連與焊接上的統(tǒng)一，為我國(guó)電子科技領(lǐng)域注入了新鮮的活力，使微電子產(chǎn)品朝著更加高質(zhì)量、高效率、低成本、環(huán)保節(jié)能的方向不斷發(fā)展。

[1]盧志明,微型直流電機(jī)端子銅—鋁異種金屬激光微焊接模擬與實(shí)驗(yàn)研究[M].華南理工大學(xué)，2015（11）

[2]陸巍巍; 陳玉華; 黃永德; 付強(qiáng), NiTiNb激光焊接接頭退火前后的顯微組織和力學(xué)性能分析[J].中國(guó)激光，2014（10）

[3]龔偉懷; 陳玉華; 呂榛; 李喆; 柯黎明， GH145薄片脈沖激光微焊接工藝及接頭組織性能[J].應(yīng)用激光，2013（4）

[4]陳玉華; 戈軍委; 劉奮成;柯黎明， TiNi形狀記憶合金/鈦合金異種材料激光焊[J].光學(xué)精密工程，2014（08）