微連接、精密連接與微電子焊接
發(fā)布時間:2011/8/25 13:48:00 訪問次數(shù):2670
1.微連接概念
自20世紀(jì)60年代微電子技術(shù)誕生并以魔幻速度飛速發(fā)展,微電子器件封裝和組裝時要連接的材料尺寸越來越小、連接的過程時間越來越短、對加熱能量等的控制要求越來越高,連接界面在服役過程中受到力、熱等的作用會發(fā)生隨時間的變化,逐步影響連接的力學(xué)、電氣性能以及產(chǎn)品的可靠性,微連接概念應(yīng)運而生。
據(jù)記載,微連接這一術(shù)語早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)提出。20世紀(jì)80年代后期國際焊接協(xié)會(International Institute for Welding,IIW)成立了微連接技術(shù)委員會(Micro-joiningSelected Committee),隨后許多國家相繼成立了專門的學(xué)術(shù)機構(gòu)。如今,微連接已自成體系,并形成了一門獨立的制造技術(shù)。
微連接又稱精密連接,指連接對象的細(xì)微特征,這種特征導(dǎo)致了微連接工藝與普通焊接工藝具有顯著的區(qū)別,因此在連接中除了必須考慮連接尺寸的精密性外,還必須考慮接合部位的尺寸效應(yīng)。這種焊接領(lǐng)域的微連接技術(shù),在電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中又稱為微電子焊接。
微連接與精密連接是同一內(nèi)涵的不同表述術(shù)語,而微電子焊接沒有包括焊接以外的連接,例如黏結(jié)和機械連接等,而后者對于電子系統(tǒng)同樣是不可或缺的。因此微連接具有更全面的含義。
2.微連接技術(shù)的特點
電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的微連接是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其原理涉及物理、化學(xué)、金屬工藝學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)以及電子、機械等相關(guān)知識。與傳統(tǒng)焊接方法相比,電子微連接技術(shù)具有如下特點:
(1)材料多樣化傳統(tǒng)連接技術(shù)的主體是指焊接技術(shù),其主要焊接對象以黑色金屬為主,而電子系統(tǒng)的微連接技術(shù)主要采用特種焊接技術(shù),其中又以釬焊占主導(dǎo)地位,所涉及的材料主要是有色金屬,如Sn、Pb、Sb、Cu、Ag、Au、Al、Bi等金屬及其合金。
(2)尺寸精細(xì)化例如:片式阻容元件尺寸已從20世紀(jì)70年代的3216(3.2×1.6mm)發(fā)展到現(xiàn)在的0402(0.4×0.2mm);芯片外引線中心間距從最初的1.27mm,快速減小至0.5mm、0.4mm和0.3mm;與元器件相匹配的印制電路板(PCB)從早期的單面板、雙面板發(fā)展為多層板,板面上的線寬已從0.2~0.3mm縮小至0.15 mm和0.1mm.甚至到0.05mm.又如球柵陣列(BGA)封裝技術(shù),其釬料球中心距離可小于0.5mm。在多芯片模塊中,裸芯片組裝已經(jīng)達(dá)到微米數(shù)量級;要求的定位精度很高,已達(dá)到納米的數(shù)量級;所用封裝基板的尺寸精度也很高,圖6.1.4所示是多芯片模塊中微連接示意圖。
(3)因素復(fù)雜化 由于連接對象的微細(xì)化,在傳統(tǒng)焊接技術(shù)中可以忽略的某些因素卻成為影響連接質(zhì)量的決定性的因素,如溶解量、擴散層厚度、表面張力、應(yīng)變量等。
(4)結(jié)構(gòu)特殊化 由于微電子材料結(jié)構(gòu)、性能的特殊性,例如,微電子材料在形態(tài)上一般為薄膜、厚膜、箔等,且這些箔和膜多為金屬復(fù)合層,而金屬復(fù)合層不是單獨存在而是附著在基板上的,這就需要采用特殊的連接方法,同時在連接過程中不能對器件的功能產(chǎn)生任何影響。
(5)工藝精確化 由于連接接頭的界面在服役過程中在各種應(yīng)力作用下會隨時間的延長而發(fā)生變化,將逐步影響連接的力學(xué)性能、電氣性能及接頭的可靠性。因此,要求連接精度很高,鍵合時間很短,對加熱、加壓等能量的控制要求非常精確。 P2V16S406TP
1.微連接概念
自20世紀(jì)60年代微電子技術(shù)誕生并以魔幻速度飛速發(fā)展,微電子器件封裝和組裝時要連接的材料尺寸越來越小、連接的過程時間越來越短、對加熱能量等的控制要求越來越高,連接界面在服役過程中受到力、熱等的作用會發(fā)生隨時間的變化,逐步影響連接的力學(xué)、電氣性能以及產(chǎn)品的可靠性,微連接概念應(yīng)運而生。
據(jù)記載,微連接這一術(shù)語早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)提出。20世紀(jì)80年代后期國際焊接協(xié)會(International Institute for Welding,IIW)成立了微連接技術(shù)委員會(Micro-joiningSelected Committee),隨后許多國家相繼成立了專門的學(xué)術(shù)機構(gòu)。如今,微連接已自成體系,并形成了一門獨立的制造技術(shù)。
微連接又稱精密連接,指連接對象的細(xì)微特征,這種特征導(dǎo)致了微連接工藝與普通焊接工藝具有顯著的區(qū)別,因此在連接中除了必須考慮連接尺寸的精密性外,還必須考慮接合部位的尺寸效應(yīng)。這種焊接領(lǐng)域的微連接技術(shù),在電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中又稱為微電子焊接。
微連接與精密連接是同一內(nèi)涵的不同表述術(shù)語,而微電子焊接沒有包括焊接以外的連接,例如黏結(jié)和機械連接等,而后者對于電子系統(tǒng)同樣是不可或缺的。因此微連接具有更全面的含義。
2.微連接技術(shù)的特點
電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的微連接是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其原理涉及物理、化學(xué)、金屬工藝學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)以及電子、機械等相關(guān)知識。與傳統(tǒng)焊接方法相比,電子微連接技術(shù)具有如下特點:
(1)材料多樣化傳統(tǒng)連接技術(shù)的主體是指焊接技術(shù),其主要焊接對象以黑色金屬為主,而電子系統(tǒng)的微連接技術(shù)主要采用特種焊接技術(shù),其中又以釬焊占主導(dǎo)地位,所涉及的材料主要是有色金屬,如Sn、Pb、Sb、Cu、Ag、Au、Al、Bi等金屬及其合金。
(2)尺寸精細(xì)化例如:片式阻容元件尺寸已從20世紀(jì)70年代的3216(3.2×1.6mm)發(fā)展到現(xiàn)在的0402(0.4×0.2mm);芯片外引線中心間距從最初的1.27mm,快速減小至0.5mm、0.4mm和0.3mm;與元器件相匹配的印制電路板(PCB)從早期的單面板、雙面板發(fā)展為多層板,板面上的線寬已從0.2~0.3mm縮小至0.15 mm和0.1mm.甚至到0.05mm.又如球柵陣列(BGA)封裝技術(shù),其釬料球中心距離可小于0.5mm。在多芯片模塊中,裸芯片組裝已經(jīng)達(dá)到微米數(shù)量級;要求的定位精度很高,已達(dá)到納米的數(shù)量級;所用封裝基板的尺寸精度也很高,圖6.1.4所示是多芯片模塊中微連接示意圖。
(3)因素復(fù)雜化 由于連接對象的微細(xì)化,在傳統(tǒng)焊接技術(shù)中可以忽略的某些因素卻成為影響連接質(zhì)量的決定性的因素,如溶解量、擴散層厚度、表面張力、應(yīng)變量等。
(4)結(jié)構(gòu)特殊化 由于微電子材料結(jié)構(gòu)、性能的特殊性,例如,微電子材料在形態(tài)上一般為薄膜、厚膜、箔等,且這些箔和膜多為金屬復(fù)合層,而金屬復(fù)合層不是單獨存在而是附著在基板上的,這就需要采用特殊的連接方法,同時在連接過程中不能對器件的功能產(chǎn)生任何影響。
(5)工藝精確化 由于連接接頭的界面在服役過程中在各種應(yīng)力作用下會隨時間的延長而發(fā)生變化,將逐步影響連接的力學(xué)性能、電氣性能及接頭的可靠性。因此,要求連接精度很高,鍵合時間很短,對加熱、加壓等能量的控制要求非常精確。 P2V16S406TP
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