高密度高性能電子封裝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

高仕驥

【摘 要】近年來，我國的微電子技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，較多新技術(shù)得到了研究與應(yīng)用。在本文中，將就高密度高性能電子封裝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行一定的研究。

【關(guān)鍵詞】電子封裝技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

一、引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，微電子成為了現(xiàn)今世界當(dāng)中的重要產(chǎn)業(yè)，并在發(fā)展當(dāng)中逐漸形成了集設(shè)計、封裝與制造的獨立產(chǎn)業(yè)。其中，微電子封裝是IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)，具有著較高的應(yīng)用價值，需要做好其發(fā)展情況的研究與把握。

二、電子裝聯(lián)技術(shù)

（一）波峰焊

在該技術(shù)中，即是將融化的釬料在經(jīng)電磁泵噴流以及電動泵處理后形成滿足要求的釬料波峰，以后，將之前具有電子元器件印制板通過釬料波峰后，對元器件引腳、印制板、焊盤機(jī)械同電氣連接的軟釬料。該方式在實際應(yīng)用中，主要應(yīng)用在以混合方式組裝以及通孔插裝組件的焊接當(dāng)中。在對波峰焊接方式進(jìn)行應(yīng)用時，因引線在釬料方面遮蔽作用的存在，則可能因此出現(xiàn)橋接、釬縫不充實以及漏焊等缺陷問題，無法對釬料可靠性進(jìn)行保證。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這部分缺陷問題的克服，雙波峰焊則成為了一種有效的方式。在該方式中，其具有兩個波峰，其中第一個為具有較快流速以及窄噴嘴的波峰，釬料在垂直壓力方面具有較好的表現(xiàn)，在使表面柱狀元器件在焊端具有較好滲透性的情況下對釬料的濕潤性進(jìn)行了增加，且能夠在對其遮蔽效應(yīng)進(jìn)行克服的情況下對釬縫不充實以及漏焊等缺陷問題進(jìn)行減少，以此使其具有更高的可靠性。第二個即是具有較慢流速的波峰，能夠形成具有充實特征的釬縫，能夠?qū)α康拟F料修正釬焊面進(jìn)行去除的基礎(chǔ)上對焊接可靠性進(jìn)行保證。

（二）再流焊

在該方式中，即通過重新融化后將其實現(xiàn)對印制板焊盤的分配，以此對注漿元器件引腳同焊端到電氣連接的軟釬焊進(jìn)行實現(xiàn)。同波峰焊相比，該方式具有較多的優(yōu)點，首先其在釬料當(dāng)中不會混入不純物，在實際釬焊時，能夠?qū)M成情況進(jìn)行保證。其次，通過局部加熱技術(shù)的應(yīng)用，則能夠在同一基板上對不同的載流焊接工藝進(jìn)行使用。同時，受到熔融釬料張力作用的影響，在實際對元器件進(jìn)行放置時，如果存在一定的偏離情況，則能夠?qū)ζ溥M(jìn)行自動的糾正。最后，在其實際處理當(dāng)中僅僅在需要的位置對釬料進(jìn)行施放集合，且能夠?qū)︹F料的施加量進(jìn)行控制，避免發(fā)生橋接等缺陷問題。具體來說，其可以包括有紅外、激光、氣相以及熱風(fēng)循環(huán)等技術(shù)類型，其中，紅外載流是應(yīng)用較多的技術(shù)類型，工具加熱是具有較強(qiáng)實用特征的局部再流技術(shù)。

三、芯片級互聯(lián)技術(shù)

（一）引線鍵合技術(shù)

對于該技術(shù)來說，其是對載體以及芯片進(jìn)行連接經(jīng)常應(yīng)用到的一種互聯(lián)方式，是一種將電子封裝外殼I/O引線同半導(dǎo)體芯片焊區(qū)通過金屬細(xì)絲進(jìn)行連接的一類技術(shù)。在實際焊接當(dāng)中，其主要方式有超聲鍵合焊、金絲球焊以及熱壓焊這幾種技術(shù)類型，在實際合焊當(dāng)中，在受熱影響下，則會使焊區(qū)以及焊絲形成氧化層，使芯片容易形成具有具有特殊特征的金屬氧化物，并因此對焊點的可靠性產(chǎn)生影響。同熱壓鍵相比，超聲建合能夠?qū)附颖砻娲嬖诘慕饘傺趸みM(jìn)行充分的去除，具有較高的焊接質(zhì)量且不需要加熱，且對芯片方面也具有更小的損傷。熱聲鍵合能夠在較低溫度下連接而不容易出現(xiàn)氧化情況，且在接觸表面潔凈度時具有一定的不敏感性，并因此在集成電路當(dāng)中得到了較多的應(yīng)用。

在超聲鍵合當(dāng)中，超聲振動將對鍵合強(qiáng)度產(chǎn)生影響，其公里處情況將直接對鍵合可靠性以及強(qiáng)度具有決定性的作用。目前，根據(jù)線管人員研究，在溫度、鍵合力以及時間分為設(shè)置為室溫、4.7N以及100ms參數(shù)時，當(dāng)超聲功率大于3.5W時，鍵合強(qiáng)度所受到的功率影響并不明顯。當(dāng)超聲功率小于3.5W時，鍵合強(qiáng)度則將受到較大來自超聲功率的影響。當(dāng)功率在1.6W以下時，在對超聲功率進(jìn)行增加時，鍵合強(qiáng)度則將隨之降低，而當(dāng)超聲功率在1W以下時，在對超聲功率增加時，則將具有較高的鍵合強(qiáng)度，即當(dāng)功率在1-1.6W范圍內(nèi)時，所獲得的鍵合強(qiáng)度較為穩(wěn)定。

（二）載帶自動焊技術(shù)

對于TAB技術(shù)來說，其是芯片陰腳框架當(dāng)中的互聯(lián)工藝類型，在高聚物上，首先需要進(jìn)行元件陰腳的導(dǎo)體圖樣處理，之后將具有凸點晶片根據(jù)具體鍵合情況在上面放置，通過熱電機(jī)方式的應(yīng)用對引線進(jìn)行鍵合處理，以此對基板同芯片間的互聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行實現(xiàn)。就目前來說，TAB技術(shù)在不斷發(fā)展當(dāng)中已經(jīng)具有了較為成熟的特點，且具有較高的自動化程度，是一種生產(chǎn)效率較高的內(nèi)引線鍵合技術(shù)，所具有的成本較低，在印制板上具有較低的斷面形狀，電感小、引線短，在電氣性能方面具有較好的表現(xiàn)。

（三）倒裝芯片技術(shù)FC

該技術(shù)可以說是目前較為主流的半導(dǎo)體封裝技術(shù)，即是將芯片在進(jìn)行倒置處理后在基片上裝配，基片以及芯片上的焊區(qū)為互連介質(zhì)。該技術(shù)的優(yōu)點，即是能夠在芯片的任何位置設(shè)置焊區(qū)，并因此具有了較高的芯片利用率。同時，因其消除了封裝以及鍵合引線，則因此具有了較高的組裝密度。在該技術(shù)實際應(yīng)用中，對于基板以及芯片的定位可以說是非常重要的一項內(nèi)容，目前，有研究人員對超聲波倒裝芯片鍵合機(jī)進(jìn)行了研制，在對視覺芯片定位控制系統(tǒng)進(jìn)行建立的基礎(chǔ)上通過圖像處理以及識別方式的應(yīng)用檢測芯片位置，在同PID控制方式相結(jié)合的基礎(chǔ)上對平臺的精確控制進(jìn)行實現(xiàn)，且能夠?qū)逋酒逆I合定位進(jìn)行完成。在芯片上，所植的焊球可靠性將對芯片封裝質(zhì)量產(chǎn)生影響，目前，有研究人員通過電鍍方式的應(yīng)用在芯片上進(jìn)行植球處理，在連接可靠性方面獲得了較好的表現(xiàn)，同印刷技術(shù)相比，以該技術(shù)獲得的焊球直徑能夠達(dá)到10μm，具有20μm的球間距，能夠有效實現(xiàn)無鉛焊球的提升。

四、結(jié)束語

在上文中，我們對高密度高性能電子封裝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行了一定的研究，在未來工作中，需要能夠進(jìn)一步加大研究力度，在完善現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上積極研發(fā)新技術(shù)，通過封裝技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用更好的實現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。

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