淺談現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝技術(shù)的發(fā)展走向

【摘要】現(xiàn)代芯片封裝技術(shù)發(fā)展日新月異，它快速地推動(dòng)了作為電子裝聯(lián)的主流SMT邁入了后SMT（post-SMT）時(shí)代。本文描述了現(xiàn)代電子裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)和目前已達(dá)到的技術(shù)水平，分析了促使其技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。

【關(guān)鍵詞】電子裝聯(lián)；SMT；發(fā)展

一、電子裝聯(lián)目前的發(fā)展水平

傳統(tǒng)采用基板和電子元器件分別制作，再利用SMT技術(shù)將其組裝在一起的安裝方式，在實(shí)現(xiàn)更高性能，微型化、薄型化等方面，顯得有些無(wú)能為力。電子安裝正從SMT向后SMT（post-SMT）轉(zhuǎn)變。通訊終端產(chǎn)品是加速開(kāi)發(fā)3D封裝及組裝的主動(dòng)力，例如手機(jī)已從低端（通話和收發(fā)短消息）向高端（可拍照、電視、廣播、MP3、彩屏、和弦振聲、藍(lán)牙和游戲等）發(fā)展，要求體積小、重量輕、功能多。專家預(yù)測(cè)：2008年以后手機(jī)用存儲(chǔ)器將超過(guò)PC用存儲(chǔ)器。芯片堆疊封裝（SDP），多芯片封裝（MCP）和堆疊芯片尺寸封裝（SCSP）等，將大量應(yīng)用，裝聯(lián)工藝必須加快自身的技術(shù)進(jìn)步，以適用其發(fā)展。為適應(yīng)微型元器件組裝定位的要求，新的精準(zhǔn)定位工藝方法不斷推出，例如日本松下公司針對(duì)0201的安裝推出的“APC（Advanced Process Control）”系統(tǒng)，可以有效地減少工序中由于焊盤位置偏差和焊膏印刷位置偏差而引起的再流焊接的不良，作為繼SMT技術(shù)之后（post-SMT）的下一代安裝技術(shù)，將促使電子元器件、封裝、安裝等產(chǎn)業(yè)發(fā)生重大變革。驅(qū)使原來(lái)由芯片→封裝→安裝→再到整機(jī)的由前決定后的垂直生產(chǎn)鏈體系，轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟊舜酥萍s的平行生產(chǎn)鏈體系，工藝技術(shù)路線也必將作出重大調(diào)整，以適應(yīng)生產(chǎn)鏈的變革，PCB基板加工和安裝相結(jié)合的技術(shù)是未來(lái)矚目的重大發(fā)展方向。

二、高密度組裝中的“微焊接”技術(shù)加速發(fā)展

高密度電子產(chǎn)品組裝中的微焊接技術(shù)，是隨著高密度面陣列封裝器件（如CSP、FCOB等）在工業(yè)中的大量應(yīng)用而出現(xiàn)的。其特點(diǎn)是：

★芯片級(jí)封裝具有封裝密度高，例如：在一片5mm×5mm的面積上集成了5000個(gè)以上的接點(diǎn)數(shù)；

★焊點(diǎn)大小愈來(lái)愈微細(xì)化，例如：間距為0.4mm的CSP其焊球的直徑將小于0.15mm。在SMT組裝各工序焊接缺陷大幅上升。像上述這樣的凸形接合部的出現(xiàn)，加速了“微焊接”技術(shù)的快速發(fā)展?！拔⒑附印奔夹g(shù)就意味著接合部（焊點(diǎn)）的微細(xì)化，密間距的焊點(diǎn)數(shù)急劇增加，接合的可靠性要求更高。歸納起來(lái)，“微焊接”技術(shù)正面臨著下述兩個(gè)基本課題：①“微焊接”工藝，由于人手不可能直接接近，基本上屬于一種“無(wú)檢查工藝”。為了實(shí)現(xiàn)上述要求的無(wú)檢查工藝的目的，必須要建立確保焊點(diǎn)接觸可靠性的保證系統(tǒng)（對(duì)制造系統(tǒng)的要求）。②由于焊點(diǎn)的微細(xì)化，焊接接合部自身的接續(xù)可靠性必須要確保。為此，要求有最完全的接合，焊點(diǎn)內(nèi)任何空洞、異物等都會(huì)成為影響接續(xù)可靠性的因素（對(duì)接合部構(gòu)造的要求）。

基于上述分析，為了實(shí)現(xiàn)上述的要求，故必須導(dǎo)入“微焊接工藝設(shè)計(jì)”的思維方法。所謂“微焊接工藝設(shè)計(jì)”，就是用計(jì)算機(jī)模擬焊接接合部的可靠性設(shè)計(jì)，從而獲得實(shí)際生產(chǎn)線的可靠性管理措施和控制項(xiàng)目；對(duì)生產(chǎn)線可能發(fā)生的不良現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而求得預(yù)防不良現(xiàn)象發(fā)生的手段，這就是進(jìn)行“工藝設(shè)計(jì)”的目的。通過(guò)“工藝設(shè)計(jì)”，就預(yù)先構(gòu)筑了實(shí)際的生產(chǎn)線和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。這樣，就可以獲得高的生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。對(duì)焊接接合部的可靠性管理也就變得容易和可能了。

三、電子裝聯(lián)技術(shù)未來(lái)走向

以現(xiàn)有的電子裝聯(lián)工藝技術(shù)模式和工藝裝備能力來(lái)說(shuō)間距為0.3mm的CSPs等芯片的應(yīng)用已近極限。未來(lái)比上述元器件更小的超微級(jí)元器件及分子電路板的應(yīng)用，從穿孔安裝（THT）到表面安裝（SMT）已流行數(shù)十年來(lái)的組裝概念及其工藝技術(shù)裝備（如印刷機(jī)、貼片機(jī)、各類焊接設(shè)備及檢測(cè)設(shè)奮等）都將無(wú)法勝任而退出歷史舞臺(tái)。

隨著半導(dǎo)體和微機(jī)械元器件尺寸小到毫微級(jí)時(shí)，基于機(jī)械組裝系統(tǒng)和焊接技術(shù)的傳統(tǒng)組裝和連接技術(shù)，將會(huì)遇到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。D.OPopa在2004年SME制造月刊中發(fā)表的“微型和中間規(guī)模的組裝”提出了“封裝差距”，若按摩爾定律繼續(xù)進(jìn)行的話，就會(huì)在2010年以后的十年中發(fā)生“組裝危機(jī)”。因此，串行處理這些小元器件已是不再可行的。在大量組裝毫微米級(jí)元器件時(shí)，己不再使用機(jī)械工具方法來(lái)精確定位元器件了。主要影響這些元器件精確定位和貼裝的因素是極小分子間的相互作用力。由此可見(jiàn)基于機(jī)械方式的串行處理技術(shù)將會(huì)完全失效。A.Singh等人在1999年IEEE微機(jī)械系統(tǒng)期刊發(fā)表的“使用倒裝焊鍵合進(jìn)行微晶的移動(dòng)”一文中所提出的方法是：使用移動(dòng)的方式將預(yù)先搭建整個(gè)系統(tǒng)的薄膜圖形轉(zhuǎn)移到基板上，使用“印刷”的方式可以并行地制造整個(gè)電路圖形。從效果上講與噴墨或印刷到基板的思維是相似的：首先試圖在并行處理時(shí)將大量的中型級(jí)元器件放置于臨時(shí)的基板上，再將它們互連后移離臨時(shí)基板（作為貼裝工作臺(tái)的臨時(shí)基板是可以反復(fù)使用的）。在液體中或噴射印刷推進(jìn)的方式下，應(yīng)用擴(kuò)散原理可以將元器件放置于該平臺(tái)上，這樣可以使元器件接近其最終的位置。另一種將元器件置于其位置的方法是：美國(guó)專家Adalytix所做的，即應(yīng)用微流體力學(xué)進(jìn)行的一種高速初步定位的技術(shù)，由于此法具有較高的并行度，所以會(huì)達(dá)到較高的生產(chǎn)量。并行定位元器件的其他原理包括：靜電學(xué)和磁學(xué)?？傊?，將元器件定位到所要求的位置及最終的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程是比較復(fù)雜的，而且這些過(guò)程還需要復(fù)雜的工藝技術(shù)。通過(guò)克服弱的小范圍力-鍵合力就可以達(dá)到所希望的標(biāo)準(zhǔn)。以上過(guò)程可以在潤(rùn)濕性或流動(dòng)性環(huán)境中形成。從上述分析中可知，未來(lái)電子裝聯(lián)技術(shù)工程師所要求掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)，將向復(fù)合化方向擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

[1]余國(guó)興.現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[2]樊融融.現(xiàn)代電子裝聯(lián)工藝缺陷及典型故障100例[M].電子工業(yè)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：魏偉（1981—），男，安徽六安人，無(wú)線電裝接高級(jí)工，從事航天電子產(chǎn)品電聯(lián)工作十多年。