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(lái)，我國(guó)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(guò)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(jì)、封裝與制造的獨(dú)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(jià)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(dòng)泵處理后形成滿(mǎn)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(guò)釬料波峰后，對(duì)元器件引腳、印制板、焊盤(pán)機(jī)械同電氣連接的軟釬料。該方式在實(shí)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(duì)波峰焊接方式進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，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(shí)以及漏焊等缺陷問(wèn)題，無(wú)法對(duì)釬料可靠性進(jìn)行保證。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這部分缺陷問(wèn)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(gè)波峰，其中第一個(gè)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(duì)釬料的濕潤(rùn)性進(jìn)行了增加，且能夠在對(duì)其遮蔽效應(yīng)進(jìn)行克服的情況下對(duì)釬縫不充實(shí)以及漏焊等缺陷問(wèn)題進(jìn)行減少，以此使其具有更高的可靠性。第二個(gè)即是具有較慢流速的波峰，能夠形成具有充實(shí)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(duì)焊接可靠性進(jìn)行保證。

（二）再流焊

在該方式中，即通過(guò)重新融化后將其實(shí)現(xiàn)對(duì)印制板焊盤(pán)的分配，以此對(duì)注漿元器件引腳同焊端到電氣連接的軟釬焊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。同波峰焊相比，該方式具有較多的優(yōu)點(diǎn)，首先其在釬料當(dāng)中不會(huì)混入不純物，在實(shí)際釬焊時(shí)，能夠?qū)M成情況進(jìn)行保證。其次，通過(guò)局部加熱技術(shù)的應(yīng)用，則能夠在同一基板上對(duì)不同的載流焊接工藝進(jìn)行使用。同時(shí)，受到熔融釬料張力作用的影響，在實(shí)際對(duì)元器件進(jìn)行放置時(shí)，如果存在一定的偏離情況，則能夠?qū)ζ溥M(jìn)行自動(dòng)的糾正。最后，在其實(shí)際處理當(dāng)中僅僅在需要的位置對(duì)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(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，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(lèi)型，其中，紅外載流是應(yīng)用較多的技術(shù)類(lèi)型，工具加熱是具有較強(qiáng)實(shí)用特征的局部再流技術(shù)。

三、芯片級(jí)互聯(lián)技術(shù)

（一）引線鍵合技術(shù)

對(duì)于該技術(shù)來(lái)說(shuō)，其是對(duì)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(guò)金屬細(xì)絲進(jìn)行連接的一類(lèi)技術(shù)。在實(shí)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(lèi)型，在實(shí)際合焊當(dāng)中，在受熱影響下，則會(huì)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(duì)焊點(diǎn)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(duì)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(shí)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(dòng)將對(duì)鍵合強(qiáng)度產(chǎn)生影響，其公里處情況將直接對(duì)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(shí)間分為設(shè)置為室溫、4.7N以及100ms參數(shù)時(shí)，當(dāng)超聲功率大于3.5W時(shí)，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(shí)，鍵合強(qiáng)度則將受到較大來(lái)自超聲功率的影響。當(dāng)功率在1.6W以下時(shí)，在對(duì)超聲功率進(jìn)行增加時(shí)，鍵合強(qiáng)度則將隨之降低，而當(dāng)超聲功率在1W以下時(shí)，在對(duì)超聲功率增加時(shí)，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(shí)，所獲得的鍵合強(qiáng)度較為穩(wěn)定。

（二）載帶自動(dòng)焊技術(shù)

對(duì)于TAB技術(shù)來(lái)說(shuō)，其是芯片陰腳框架當(dāng)中的互聯(lián)工藝類(lèi)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(diǎn)晶片根據(jù)具體鍵合情況在上面放置，通過(guò)熱電機(jī)方式的應(yīng)用對(duì)引線進(jìn)行鍵合處理，以此對(duì)基板同芯片間的互聯(lián)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。就目前來(lái)說(shuō)，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(diǎn)，且具有較高的自動(dòng)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(shuō)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(diǎn)，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(shí)，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(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于基板以及芯片的定位可以說(shuō)是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，目前，有研究人員對(duì)超聲波倒裝芯片鍵合機(jī)進(jìn)行了研制，在對(duì)視覺(jué)芯片定位控制系統(tǒng)進(jìn)行建立的基礎(chǔ)上通過(guò)圖像處理以及識(shí)別方式的應(yīng)用檢測(cè)芯片位置，在同PID控制方式相結(jié)合的基礎(chǔ)上對(duì)平臺(tái)的精確控制進(jìn)行實(shí)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(duì)芯片封裝質(zhì)量產(chǎn)生影響，目前，有研究人員通過(guò)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(shí)現(xiàn)無(wú)鉛焊球的提升。

四、結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)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(lái)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(guò)封裝技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用更好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉宏波，顧文，孫明軒，郝惠蓮.電子封裝技術(shù)教育發(fā)展[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備.2017（06）

[2]邱釗.基于微型焊球的高密度疊層自適應(yīng)封裝技術(shù)[J].電子與封裝.2018（02）

[3]李丙旺，徐春葉，歐陽(yáng)徑橋.芯片疊層封裝工藝技術(shù)研究[J].電子與封裝.2012（01）