簡析電子產(chǎn)品的微組裝技術(shù)

張露陽（西華大學(xué),四川郫縣610039）

簡析電子產(chǎn)品的微組裝技術(shù)

張露陽
（西華大學(xué),四川郫縣610039）

微組裝技術(shù)是現(xiàn)代化電子工藝重要的技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)手工操作到現(xiàn)代自動化操作的過渡，具備小型化、輕型化、高性能等特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用。本文主要論述了微組裝技術(shù)的定義、發(fā)展現(xiàn)狀和微組裝技術(shù)的發(fā)展趨勢。

微組裝技術(shù)；集成電路；系統(tǒng)級封裝

1　微組裝技術(shù)介紹

微電路組裝技術(shù)簡稱微組裝技術(shù)，其基本原理是利用微型焊接技術(shù)和封裝工藝，將各種貼片元件集成在多層高密度的電路板上，形成一個(gè)可靠性高、處理速度快、密度大、立體結(jié)構(gòu)的綜合型器件。微組裝技術(shù)的出現(xiàn)，降低了電子產(chǎn)品生產(chǎn)成本，穩(wěn)定了電路系統(tǒng)性能，提高了電路處理能力，縮小了物理空間，使電子產(chǎn)品具備了小型化、便攜化和美觀化的特點(diǎn)，更符合現(xiàn)代人們的應(yīng)用習(xí)慣。

2　微組裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

微組裝技術(shù)發(fā)展很快，以計(jì)算機(jī)為例，上個(gè)世紀(jì)四五十年代的計(jì)算機(jī)基本組成是電子管，發(fā)展到現(xiàn)在的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，使計(jì)算機(jī)發(fā)展為運(yùn)算速度更快，處理精度更高，邏輯性更強(qiáng)的超級計(jì)算機(jī)。目前，微組裝技術(shù)組裝的產(chǎn)品主要有四個(gè)結(jié)構(gòu)：

2.1系統(tǒng)級封裝

現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)系統(tǒng)功能的方法主要是采用微封裝技術(shù)，一般分為兩種途徑：一種是系統(tǒng)級封裝（SIP）,即利用封裝實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)功能；另一種是系統(tǒng)級芯片（SOC），即在某個(gè)孤立的芯片上實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)系統(tǒng)的功能。這兩種工藝技術(shù)在應(yīng)用上和技術(shù)上是互補(bǔ)的關(guān)系，各有各的優(yōu)勢，各有各的應(yīng)用領(lǐng)域。

要想節(jié)省研發(fā)費(fèi)用，就需要將數(shù)字、射頻(RF)及模擬功能集成到單一硅片上，但這難度很大。對于由多功能元件組成的復(fù)雜系統(tǒng)而言，選擇系統(tǒng)及芯片封裝需要花費(fèi)的成本很大。系統(tǒng)級封裝是在一個(gè)模塊內(nèi)鑲嵌一個(gè)完整的系統(tǒng)，組成一個(gè)功能性的器件，執(zhí)行一些標(biāo)準(zhǔn)元器件的功能。系統(tǒng)級封裝可以通過不同方式整合，比系統(tǒng)級芯片具有更大的優(yōu)勢，其可以將各類器件、集成芯片、布線和介質(zhì)層都封裝在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，將原來的三層封裝結(jié)構(gòu)整合成一層封裝結(jié)構(gòu)。其具有設(shè)計(jì)靈活、封裝體積小、組裝效率高等特點(diǎn)，大大縮短了連線距離，極大地提高了封裝效率和封裝密度。系統(tǒng)級封裝技術(shù)主要用于應(yīng)用處理器、系統(tǒng)閃存的封裝，也可用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品，將來還會向更多領(lǐng)域拓展。

2.2多芯片組件

多芯片組件是將元器件和多個(gè)集成電路芯片緊密組裝在多層電路板上，各個(gè)電路板相互連接，然后組裝到統(tǒng)一外殼內(nèi)，形成一個(gè)完整的、可靠的專用電子產(chǎn)品，是一種典型的集成結(jié)構(gòu)。因其體積小、可靠性高、集成密度小等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。目前，根據(jù)電路板的制造方法和類型，多芯片組件分為疊層基片多芯片組件(MCM-L)、陶瓷基片多芯片組件(MCM-C)、介質(zhì)基片多芯片組件(MCM-D)三種基本類型。

2.3堆疊三維封裝

堆疊三維封裝主要強(qiáng)調(diào)多個(gè)芯片的堆疊，堆疊在芯片的正方向上。一般情況下是把兩個(gè)及兩個(gè)以上芯片在單個(gè)封裝中進(jìn)行堆疊，也可把多個(gè)芯片封裝進(jìn)行堆疊。這種封裝具有較強(qiáng)的靈活性，能夠集成兼容其他一些無法兼容技術(shù)，從而大大提高器件的功能性，擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。這種封裝技術(shù)組裝效率高達(dá)200%以上。多個(gè)芯片堆疊技術(shù)使存儲容量倍增，業(yè)界稱之為疊層式3D封裝。堆疊技術(shù)把芯片直接互連，縮短了連線距離，減小了信號傳輸所受的干擾，且傳輸速度也明顯增加。這種技術(shù)還有功耗低、速度快的特點(diǎn)，大大減小了電子產(chǎn)品的尺寸和重量。正是由于堆疊三維封裝技術(shù)的這些優(yōu)勢，其在市場上有著無法比擬的廣闊發(fā)展空間。

2.4圓片級封裝

圓片級封裝技術(shù)有兩種，一種是焊點(diǎn)制作技術(shù)，利用Au、In、AuSn等材料在焊盤上制出凸點(diǎn)，工藝有電鍍PbSn和電鍍Au法、模板焊膏印刷法等。另一種是引出端再分布技術(shù)，是用來把芯片周圍方形的焊盤轉(zhuǎn)換為芯片表面圓形的銅焊盤，用以實(shí)現(xiàn)貼片技術(shù)的工藝要求和焊盤的制作。這種封裝技術(shù)是近年來發(fā)展較為迅速的一種先進(jìn)封裝技術(shù)。

3　微組裝技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1LTCC多層基板技術(shù)

LTCC多層基板技術(shù)是利用低溫?zé)铺沾煞壑瞥擅芏认喈?dāng)且厚度精確的生瓷帶，然后用特殊工藝在生瓷帶上打孔、注漿、印刷等制出系統(tǒng)所需要的電路圖形。再把電路所需的電阻、濾波器、低容值電容等小組件埋入陶瓷電路板中，用銅、金、銀等金屬作為內(nèi)外電極，在高溫下燒結(jié)成互相絕緣的三維空間高密度電路。其也可制成三維電路基板，把貼片元件和無源器件貼裝在上面，制成一個(gè)電路模塊。這種技術(shù)更加縮小了器件的體積，減輕了重量，優(yōu)化了電子產(chǎn)品。

3.2無鉛化發(fā)展

Sn/Pb合金材料是造成環(huán)境污染的一種金屬材料。在電子產(chǎn)品發(fā)展過程中，尋求電子產(chǎn)品無鉛化也是一項(xiàng)重要發(fā)展趨勢。

據(jù)報(bào)道稱，全世界無鉛焊料有100多個(gè)種類。但是，真正從質(zhì)量、污染系數(shù)、成本、工藝、可靠性方面全部達(dá)標(biāo)的沒有幾種。為了滿足工藝需求，市場上多以Sn為主，添加其他符合性能的金屬成分，主要材料分為四類：Sn-CuSn-0.7Cu、Sn-Zn/Sn-9Zn、Sn-Ag/Sn-3.5Ag、Sn-Bi/Sn-58Bi。這些材料表面張力大、質(zhì)量難以控制、潤濕性差、返修率高、工藝窗口小、成本高，遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)的錫鉛焊料有應(yīng)用優(yōu)勢。雖然無鉛焊料在可靠性方面還不達(dá)標(biāo)，但是無鉛焊料還正在不斷發(fā)展和改善，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用普及還需要一段長期的發(fā)展過程。

3.3微組裝用無源元件

電子產(chǎn)品無源元件在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用率逐漸提高。例如，在移動終端產(chǎn)品中無源元件占有50%-100%的成分。無源元件多以電容器和電阻器為主，在一部普通手機(jī)電路板中，無源元件要占用50%的面積。因此，無源元件和集成電路半導(dǎo)體產(chǎn)品在微組裝技術(shù)中占有一定的核心地位。無源元件因其具有高精度、片式化、微型化、復(fù)合化和多功能化等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。因此，無源元件的發(fā)展趨勢定會隨著整機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展越來越快。

4　結(jié)論

微組裝技術(shù)是電子產(chǎn)品發(fā)展過程中的一項(xiàng)重要工藝，從技術(shù)上講，它的發(fā)展使微電子產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)，是一項(xiàng)技術(shù)性的革新。這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟，使整機(jī)性能得到提高，使電子產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。

[1]范迎新,顏秀文.淺談微組裝設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化問題[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,2013(07).

[2]王貴平.微組裝關(guān)鍵工藝設(shè)備技術(shù)平臺研究[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,2014(01).

[3]茹莉,劉莉.微波微組裝工藝在寬帶被動接收組合研制中的應(yīng)用[J].制導(dǎo)與引信,2011(04).