微电子连接技术的相关研究论文

第页共页关于微电子连接技术的相关研究论文关于微电子连接技术的相关研究论文微电子封装可以说是一个紧凑的封装体，其中主要包括十万乃至数百万个半导体元件，也就是集成电路芯片，在外界提供电的根底之上可实现与外界的信息交流。单芯片封装〔SCP〕设计和制造，芯片互连与组装，封装总体电性能、力学性能、热性能和可靠性设计、封装材料等都是微电子封装所必须涉及的内容。在不断的开展过程中微电子连接技术也在原有根底上获得较为明显的进步，加工工作也逐渐精细化。一、微电子封装的开展历程及其连接技术的应用1.开展历程在20世纪80年代以后，以外表安装类型的四边引线封装为主的外表安装技术迅速开展。它改变了传统的插装形式，器件通过再流技术进展焊接，由于再流焊接过程中焊锡熔化时的外表张力产生自对准效应，降低了对贴片精度的要求，同时再流焊接代替了波峰焊，也进步了组装良品率。此阶段的封装类型如塑料有引线片式裁体〔PLCC〕、塑料四边引线扁平封装〔PQFP〕、塑料小外形封装〔PSOP〕以及无引线四边扁平封装等。2.球栅阵列封装20世纪90年代，随着集成技术的进步、设备的改良和深亚微米技术的使用，硅单芯片集成度不断进步，对集成电路封装要求更加严格，I/0引脚数急剧增加，功耗也随之增大。为满足开展的需要，在原有封装品种根底上，又增添了新的.品种——球栅阵列封装，简称BGA。其采用小的焊球作为元件和基板之间的引线连接。这种BGA突出的优点包括：〔1〕电性能更好：BGA用焊球代替引线，引出途径短，减少了引脚寄生效应；〔2〕封装密度更高：由于焊球是整个平面排列，因此对于同样面积，引脚数更高。〔3〕BGA的节距与现有的外表安装工艺和设备完全相容，安装更可靠；〔4〕由于钎料熔化时的外表张力具有“自对准”效应，防止了传统封装引线变形的损失，大大进步了组装成品率；〔5〕BGA引脚结实；〔6〕焊球引出形式同样适用于多芯片组件和系统封装。3.芯片尺寸封装1994年9月，____三菱电气公司研究出一种芯片面积/封装面积=1：1.1的封装构造.其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也就是说，单个IC芯片有多大，封装尺寸就有多大，从而诞生了一种新的封装形式，命名为芯片尺寸封装，简称CSP。CSP是整机小型化、便携化的结果。它定义为封装后尺寸不超过原芯片的l-2倍或封装后面积不超过裸片面积的1.5倍。倒装焊和引线键合技术都可以用来对CSP封装器件进展引线。它具有更突出的优点：〔1〕近似芯片尺寸的超小型封装；〔2〕保护裸芯片；〔3〕便于焊接、安装和修整更换。二、微电子焊接及徽连接技术1.微电子焊接研究的重要性通过对微电子元器件制造和电子设备组装进展分析^p可发现，产品的最终质量会受到多种客观因素的影响，其中影响最为直接的就是连接技术。在规模较大的集成电路中最少有几十个焊点同时存在，多达数百个，但巨型计算机的印刷线路板上最多可到达上万个焊点。这些焊点假如有一个存在时效现象就会导致整个元器件或者整机出现停顿工作的现象。根据相关调查和统计我们可以发现，焊点失效在电子元器件或电子整机的所有故障原因中所占比例高达60%，这可在一定程度上说明焊接技术在电子工业消费技术中作为最薄弱的环节存在。2.芯片焊接技术〔1〕引线键合技术芯片I/o焊盘和对应的封装体上的焊盘用细金属丝一一连接起来就是引线键合技术的本质与目的，注意在实际连接过程中一次只能连接一根。采用超声波焊将一根细引线分别键合到IC键合区和对应的封装或基板键合区上是实际进展引线键合工作的主要内容，注意其直径一般为25纳米。灵敏性较强是这种工艺的明显特征与优势，在利用上述技术进展工作时还需要得到热压、热超声和超声方法的支撑。用高压电火花使金属丝端部形成球形是在实际进展热压键合和热超声键合时首先需要满足的条件，这也是其还称之为球楔键合的主要原因。在实际进展加热加超声波时主要针对金属丝以及焊接点进展，接触面会在这一过程中呈现出一种塑性变形的现象，这不仅会对界面的氧化膜造成破壞，同时也是导致其出现活性化现象的主要原因。〔2〕载带自动键合技术载带自动焊〔TAB〕是一种将IC安装和互连到柔性金属化聚合物载带上的IC组装技术。载带内引线键合到IC上，外引线键合到常规封装或PWB上，整个过程均自动完成。为适应超窄引线间距、多引脚和薄外形封装要求.载带自动键合〔TAB〕技术应用越来越普遍。虽然载带价格较贵，但引线间距最小可到达150纳米，而且TAB技术比拟成熟，自动化程度相对较高，是一种高消费效率的内引线键合技术。〔3〕倒装芯片键合技术倒装芯片键合技术是目前半导体封装的主流技术，是将芯片的有区面对基板键合。在芯片和基板上分别制备了焊盘，然后面对面键合.键合材料司‘以是金属引线或载带，也可以是合金钎料或有机导电聚合物制作的凸焊点。倒装芯片键合引线，焊凸点直接与印刷线路板或其它基板焊接，引线电感小，信号问窜扰小.信号传输延时短，电性能好，是互连巾延时最短、寄生效应最小的一种互连方法。3.再流焊所谓的再流焊就是通过加热使预置的钎料膏或钎料凸点重新熔化即再次流动，润湿金属焊盘外表形成结实连接的过程。常用的再流焊热有红外辐射、热风、热板传导和激光等。再流焊温度曲线的建立是再流焊技术中一个非常关键的环节。按照焊接过程各区段的作用，一般将其分为预热区、保温区、再流区和冷却区等4段。预热过程的目的是为了用一个可控制的速度来进步温度，以减少元件和板的任何热损坏。目前再流焊工艺中比拟成熟的是热风再流焊和红外再流焊。随着免清洗和无铅焊接的要求。出现了氮气焊接技术。适应无铅焊接的耐高温再流焊成为该技术重要的开展方向。结语：在微电子封装技术方面经历了双列直插、四方扁平等阶段。目前球栅阵列封装已经成为主流产品，如今芯片尺寸封装和多芯片组件也在蓬勃开展。今后微电子封装将继续向高性能、高可靠性、多功能、小型化、薄型化、便携式及低本钱方向开展，相关的连接技术也必须符合这种开展趋势。在所使用的封装材料方面有