殷曉星東南大學(xué)毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2014年5月23日微波電路微組裝技術(shù)殷曉星微波電路微組裝技術(shù)主要內(nèi)容一、微波微組裝技術(shù)的發(fā)展二、微組裝工藝三、微組裝工藝與微波性能四、常用微波元器件微組裝工藝五、微組裝的有害微波現(xiàn)象與工藝主要內(nèi)容一、微波微組裝技術(shù)的發(fā)展微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-1微組裝技術(shù)微組裝技術(shù)(MicrocircuitPackagingTechnology:MPT)是綜合運(yùn)用特種微波互連基板技術(shù)、多芯片組裝技術(shù)、系統(tǒng)/子系統(tǒng)組裝技術(shù)、三維立體組裝技術(shù)，將MMIC/ASIC等集成電路裸芯片、薄/厚膜混合電路、微小型表面貼裝元器件等進(jìn)行高密度地安裝和互連，構(gòu)成的高密度、高速度/高頻率、高可靠性、小型化、多功能模塊化電子產(chǎn)品的一種先進(jìn)電子裝聯(lián)技術(shù)。組成

元器件（芯片）

分系統(tǒng)

模塊分機(jī)

整機(jī)微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-1微組裝技微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-2微系統(tǒng)集成組裝與互連在多層印制板上組裝元器件而成為電路模塊的制造，即印制板級芯片電路組裝(COB)芯片與芯片或芯片與封裝基板的安裝互連，包括電子封裝和多芯片組裝

采用多芯片組裝和立體組裝技術(shù)，形成具有子系統(tǒng)甚至系統(tǒng)功能電路模塊(SIP)微組裝技術(shù)主要研究芯片及以上的組裝互連技術(shù)（不含芯片制造）

微組裝技術(shù)芯片間互連

板級電路互連

子系統(tǒng)/系統(tǒng)級互連

整機(jī)/系統(tǒng)級互連

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-2微系統(tǒng)微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-3基礎(chǔ)科學(xué)電磁場與微波技術(shù)電子材料微電子技術(shù)機(jī)械(設(shè)計/組裝/焊接）測試、控制光學(xué)、熱學(xué)可靠性工程系統(tǒng)工程基本技術(shù)

材料技術(shù)微波元器件微電子器件基板技術(shù)微組裝工藝微組裝設(shè)計微組裝設(shè)備微組裝測試微組裝系統(tǒng)及管理

板級電路互連

模塊/組級互連

分機(jī)/子系統(tǒng)級互連

整機(jī)/系統(tǒng)級互連微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-3基礎(chǔ)科學(xué)微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-4與芯片工藝比較層次不同：芯片低層微組裝上層，前者是后者基礎(chǔ)關(guān)注點(diǎn)不同：微組裝互連（無源）、芯片功能更多（有源）有共性：1）都有互連、阻抗匹配、抑制避免干擾、散熱等功能要求；2）分析建模方法軟件工具類似，都是基于電磁波和微波理論兩者的功能界限：模糊、向上發(fā)展（芯片進(jìn)攻，SOC，但復(fù)雜多功能系統(tǒng)，還是微組裝，而且對功能的需求也在向更復(fù)雜綜合方向發(fā)展近30年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子裝備應(yīng)用頻率越來越高，微電子技術(shù)的發(fā)展一直遵循摩爾定律和按比例縮小原理，即每隔三年芯片的集成度翻兩翻（增加4倍），特征尺寸縮小三分之一。從而推動微組裝技術(shù)得到飛速發(fā)展。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-4與芯片工微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-5微組裝技術(shù)是寬帶高頻軍用電子裝備研制生產(chǎn)的共性和關(guān)鍵技術(shù)。微組裝技術(shù)對滿足高頻、極高頻（毫米波）和寬帶電路模塊的組裝要求，縮小電路模塊的體積和重量，滿足現(xiàn)代電子武器裝備小型化、輕量化、數(shù)字化、低功耗的要求有重要作用。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)載、星載相控陣?yán)走_(dá)T/R組件、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭、航天計算機(jī)用存儲和處理器，電子信息對抗系統(tǒng)和裝備的寬帶低噪聲固態(tài)微波放大器、濾波器、混頻器等電路的組裝。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

1、微波電路系統(tǒng)微組裝簡介-5微組裝微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-1微組裝前道后道基板制造材料制備芯片安裝互連：粘片、引線鍵合、倒裝焊、清洗…等厚膜基板薄膜基板低溫共燒陶瓷基板（LTCC）混合基板封裝：氣密性封焊軟基板微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-1微組裝前道后道基微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-2微組裝技術(shù)特種互連基板技術(shù)多芯片組裝技術(shù)系統(tǒng)/子系統(tǒng)級微組裝技術(shù)微組裝組件測試技術(shù)微組裝設(shè)計技術(shù)薄膜基板制造技術(shù)厚膜基板制造技術(shù)LTCC基板制造技術(shù)氣密封焊技術(shù)高精度芯片貼裝技術(shù)高精度芯片焊接技術(shù)高精度金絲鍵合技術(shù)倒裝芯片焊接技術(shù)三維立體組裝技術(shù)基板集成微波功能電路技術(shù)數(shù)?；旌霞芍圃旒夹g(shù)釬焊技術(shù)平行縫焊技術(shù)激光焊接技術(shù)KGD芯片測試技術(shù)微組裝組件自動測試技術(shù)電磁兼容設(shè)計技術(shù)熱設(shè)計技術(shù)布局布線設(shè)計技術(shù)整機(jī)級組件立體組裝設(shè)計技術(shù)微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-2微組裝技術(shù)特種互微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-3特種互連基板分類按材料分類

陶瓷基復(fù)合材料基金屬芯基等

按工藝分類厚膜基板薄膜基板LTCC基板

單層板多層板按導(dǎo)體層數(shù)微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-3特種互連按材料分微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-4薄膜電路基板是在基材上采用薄膜淀積、光刻、電鍍等工藝方法形成的電子電路基板

低溫共燒陶瓷基板（LTCC）是在陶瓷和玻璃經(jīng)低溫共燒形成的基材上制成的高密度多層電路基板。

低溫共燒陶瓷基板由于其優(yōu)越的介質(zhì)特性和優(yōu)良的導(dǎo)電性能，集高密度多層互聯(lián)、埋置無源元件為一體，將傳統(tǒng)的二維電路結(jié)構(gòu)變換為三維立體結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了電路結(jié)構(gòu)的立體化以及無源元件的高度集成，提高了布線密度，大幅減少了引線連接和焊點(diǎn)的數(shù)目，使得線路的可靠性顯著提高，而被廣泛應(yīng)用于微波電路的制造，是發(fā)展最為迅速的電子基板技術(shù)。同時LTCC綜合了HTCC和厚膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，減少了昂貴、重復(fù)的燒結(jié)過程，提高了效率，降低了成本。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-4薄膜電路基微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-5微波電路系統(tǒng)微組裝技術(shù)構(gòu)成主要包括：a）芯片、片式元件、SMD的安裝技術(shù)；b）金絲球引線鍵合技術(shù)；c）IC裸芯片的金球凸點(diǎn)制作技術(shù)；d）IC芯片的倒裝焊接/粘接技術(shù)；e）倒裝IC芯片的下填充技術(shù)；f）LTCC基板與外殼腔壁、PGA引線的一體化封裝技術(shù)；g）MCM-C氣密性金屬封裝技術(shù)；h）MCM-C的組裝封裝基本工藝流程；i）MCM-C組裝封裝工藝質(zhì)量檢驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)方法。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

2、微組裝技術(shù)構(gòu)成-5微波電路系統(tǒng)微組微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-1與傳統(tǒng)組裝技術(shù)相比，立體組裝的最大特點(diǎn)就是可以大為減少產(chǎn)品的體積和重量（甚至可以減少９０％），同時改善了電路性能，減少了信號延遲、降低了噪聲和功率損耗，提高了運(yùn)算速度和帶寬。隨著武器裝備不斷向小型化、輕量化、高速度發(fā)展，采用二維組裝技術(shù)已經(jīng)無法滿足許多武器裝備發(fā)展的需求。采用立體組裝技術(shù)可有效的利用電子裝備內(nèi)有限的空間，增加元器件的組裝密度，達(dá)到進(jìn)一步縮小武器裝備體積和重量，提高性能的目的。目前已在機(jī)載、星載相控陣?yán)走_(dá)的接收機(jī)模塊，以及新型飛機(jī)機(jī)載電臺上獲得應(yīng)用。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-1與微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-2LTCC在軍事電子領(lǐng)域應(yīng)用的最大優(yōu)勢：提高頻率：較低的介電常數(shù)，3.5～5.9，當(dāng)介電常數(shù)減小到4左右，信號延遲時間就可以減小33%以上。增加可靠性：熱膨脹系數(shù)與GaAs近似，可減小芯片與基板間的熱應(yīng)力，提高組件的可靠性。實(shí)現(xiàn)無源集成：可提高組裝密度，對于滿足高頻、高速要求、提高可靠性、降低組裝成本都有重要作用。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-2L微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-3典型的MCM

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-3典微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-4立體組裝實(shí)例

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-4立微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-5典型微組裝產(chǎn)品X波段收發(fā)（T/R）組件微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-5典微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-6武器裝備多功能、高性能、高可靠、高機(jī)動性要求電子裝備小型化、輕量化、多功能、高可靠需求對微組裝技術(shù)需求迫切微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-6武微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-7美國“鋪路爪”戰(zhàn)略目標(biāo)測量與跟蹤相控陣?yán)走_(dá)

由數(shù)萬套L波段T/R組件構(gòu)成的戰(zhàn)略目標(biāo)測量與跟蹤相控陣天線可檢測數(shù)千公里內(nèi)的各種目標(biāo)。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-7美微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-8星載合成孔徑成像雷達(dá)(SAR)

由數(shù)百套L波段T/R組件構(gòu)成的相控陣天線實(shí)現(xiàn)對地目標(biāo)的成像。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-8星微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-9美國導(dǎo)彈驅(qū)逐艦載“宙斯盾”系統(tǒng)中的AN/SPY-1多功能相控陣?yán)走_(dá)

由數(shù)千套S波段T/R組件構(gòu)成的四面陣相控陣天線實(shí)現(xiàn)對多批次目標(biāo)的探測、跟蹤及引導(dǎo)打擊。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-9美微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-10美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)載火控相控陣?yán)走_(dá)

由數(shù)千套X波段T/R組件構(gòu)成的相控陣天線實(shí)現(xiàn)對多批次目標(biāo)的遠(yuǎn)距離探測、跟蹤。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-10微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-11美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)大型目標(biāo)搜索與跟蹤相控陣?yán)走_(dá)

由數(shù)萬套X波段T/R組件構(gòu)成的球形相控陣天線實(shí)現(xiàn)對數(shù)千公里外多批次目標(biāo)的探測、跟蹤。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

3、微組裝的技術(shù)作用及典型的產(chǎn)品-11微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-1美國Raytheon公司機(jī)載有源相控陣天線近15年來采用微組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)小型化發(fā)展的歷程

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-1美國R微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-2基板向具有完整微波電路功能的集成互連基板發(fā)展 特點(diǎn)：高密度三維結(jié)構(gòu)工作頻率擴(kuò)展到微波/毫米波具有完整電路功能（SIW）

帶功分器網(wǎng)絡(luò)的新型高密度互聯(lián)基板帶波導(dǎo)電路的新型高密度互聯(lián)基板微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-2基板向微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-3從單一功能組裝向系統(tǒng)級組裝（SIP）發(fā)展

特點(diǎn)：具有完整的系統(tǒng)/子系統(tǒng)功能小型化、高密度工作頻帶寬、速度快外互連線較少美國Raytheon公司用于地球觀察和通訊的SIP組件微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-3從單一微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-4從二維平面組裝向三維立體組裝發(fā)展

特點(diǎn)：三維高密度互聯(lián)結(jié)構(gòu)寬頻帶、多用途具有完整系統(tǒng)/子系統(tǒng)功能相同功能二維和三維微波組件比較圖

S波段三維T/R組件

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-4從二維微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-5從二維平面組裝向三維立體組裝發(fā)展

目前雷達(dá)有源電掃陣面新一代先進(jìn)有源電掃陣面

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-5從二維微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-6

從單通道組裝向多通道集成組裝發(fā)展 ActivePanelArray(2010)

128ElementTileSubarray

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-6從單微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-7

從集成微波組裝（IMA）向晶圓級組裝（WLP）發(fā)展

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-7從集微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-8基于多片MMIC晶圓鍵合工藝的WLP技術(shù) 微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-8基于微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-9微組裝技術(shù)的綠色制造組裝與封裝技術(shù)融合組裝與基板技術(shù)融合二維組裝向三維立體組裝的演變與突進(jìn)具體體現(xiàn)縱觀21世紀(jì)微組裝技術(shù)的發(fā)展

綠色融合三維微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-9微組裝微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-10綠色清洗、綠色封裝、無鉛組裝等綠色制造技術(shù)涉及的應(yīng)用范圍較廣，凡是具有電子電路組裝、封裝和電子元器件加工的單位均需要該技術(shù)的有效支撐，大到雷達(dá)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星，小到數(shù)字化單兵裝備等信息化裝備，其所應(yīng)用的元器件和電子電路的制造均急需采用綠色制造技術(shù)，綠色制造技術(shù)已成為發(fā)展的主流。電子綠色清洗工藝技術(shù)是在保證電子元器件、電子電路模塊的功能、質(zhì)量、性能，特別是可靠性的前提下，采用無污染的工藝技術(shù)完成產(chǎn)品對清洗工藝的要求。綠色封裝工藝技術(shù)是在保證軍用大規(guī)模集成電路、微波大功率器件、紅外焦平面及多芯片組件等軍用核心元器件的性能和可靠性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)劇毒的流延工藝無害化，減少對人員和環(huán)境的危害。綠色清洗綠色封裝無鉛組裝在電子裝備的生產(chǎn)過程中，均大量采用了以Sn/Pb和Sn/Pb合金為基的焊料。鉛及其化合物屬于有毒物質(zhì)，從環(huán)境保護(hù)的責(zé)任和市場競爭的需要出發(fā)，電子電路組裝中無鉛化是未來發(fā)展的必然趨勢。

綠色制造是制造技術(shù)發(fā)展的大趨勢。

微組裝的綠色制造當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-10微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-11SOP是芯片上系統(tǒng)（SystemonachipSOC）的‘簡化設(shè)計’和‘實(shí)用設(shè)計’，它包含了多芯片組件（multichipmoduleMCM）、多芯片封裝（multichippackageMCP）的內(nèi)容。SOP是二十世紀(jì)九十年代提出的一個新概念。這種組裝方式有可能導(dǎo)致微小型化，把包含微電子、光電子、數(shù)字、模擬、射頻、微機(jī)電系統(tǒng)集成為單一的組件系統(tǒng)。SOP技術(shù)在系統(tǒng)/子系統(tǒng)級組裝中大量采用多芯片組件等新技術(shù)，使微組裝電路組件向著具有完整的系統(tǒng)功能、小型化、高密度、速度快、外互連線少的方向發(fā)展。晶圓級封裝技術(shù)：利用TSV技術(shù)和晶圓鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)晶圓級芯片的三維集成，用組裝的方法來擴(kuò)展芯片的功能近年來發(fā)展迅猛，也是近幾年來組裝的熱門話題。倒裝芯片技術(shù)是一種把組裝技術(shù)融入芯片封裝技術(shù)的方法，現(xiàn)今已經(jīng)很難區(qū)分倒裝芯片制作是封裝還是組裝工藝技術(shù)。微組裝技術(shù)系統(tǒng)封裝技術(shù)SystemonapackageSOP晶圓級封裝技術(shù)WaferLevelPackagingWLP組裝與芯片封裝的技術(shù)融合是一個大的趨勢

微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-11S微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-12基板除作為組裝載體外，同時承擔(dān)著傳熱、導(dǎo)電等作用。目前‘基板’的慨念有拓展，己不是傳統(tǒng)意義上的多層板，由于其埋入了大量的電阻、電容、電感等無源器件，已具有了部分電路的功能（參考后面SIW例子）。用DBC（DirectBondedCopper）覆銅陶瓷基板技術(shù)制作的高效散熱基板甚至可做成風(fēng)冷、水冷通道板，改善了散熱性能，提高了可焊接性；覆銅板上直接進(jìn)行微組裝，拓展了微組裝技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-12基板微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-13立體組裝技術(shù)從三維芯片開始，在硅片上直接制作多層結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展了芯片的功能，是當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)，特別是硅半導(dǎo)體的重要發(fā)展方向。立體組裝技術(shù)是提高組裝密度最好的方法，組裝密度可達(dá)到二維組裝的200%-300%，甚至更多。從組裝角度看，分系統(tǒng)（功能模塊）間最直接、方便的立體組裝技術(shù)是垂直互連技術(shù)，垂直互連的方式很多，主要有底面垂直互連和周邊垂直互連兩類，互連方式有凸點(diǎn)（球）、微簧片、填孔法以及毛紐扣（FuzzButton）等，作為組裝技術(shù)中的重要分支，是目前各國熱衷研究和推廣應(yīng)用的技術(shù)。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-13立體微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-14

隨著武器平臺的不斷擴(kuò)展，以及星載、機(jī)載和彈載等軍用電子裝備的發(fā)展，薄膜天線、共形天線、封裝天線和結(jié)構(gòu)功能件等新概念和新結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)，對微組裝技術(shù)提出了新的、更高的要求，微組裝技術(shù)也由以二維平面組裝為主向三維立體組裝為主發(fā)展。

如美國正在研制的天基預(yù)警固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)，具有居高臨下、作用距離遠(yuǎn)、監(jiān)視范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，需要大天線陣面才能實(shí)現(xiàn)數(shù)千公里的作用距離。如洛克希德馬丁公司正在研究開發(fā)的新型大型星載天線技術(shù)（ISAT），目標(biāo)是演示和制造100～300米大口徑的星載電子掃描天線。

天基預(yù)警雷達(dá)所需能量只能來源于太陽能，因此，天線陣面必須輕、薄、可折疊。為此，需要采用新一代電氣互聯(lián)技術(shù)研制可將天線振子和饋電網(wǎng)絡(luò)等多功能集成的可折疊薄膜天線和采用三維立體組裝技術(shù)的片式T/R組件，才能滿足天基預(yù)警雷達(dá)研制的要求。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-14微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-15

充分利用光信號傳輸具有的高速低損耗和無感應(yīng)等特征進(jìn)行電路組裝，也就是把以與銅電纜相比大數(shù)萬倍的信息傳輸容量的光纖維為中心的光電子技術(shù)應(yīng)用于電子電路組裝技術(shù)，即為光電路組裝技術(shù)。把傳送電信號的銅導(dǎo)體和傳送光信號的光路制作在同一基板上形成的電路板叫做光電OE(OpticElectronic)印刷電路板。在這樣的基板上進(jìn)行的電子器件和光電子表面組裝器件(OE-SMD)的混合組裝，叫做光表面組裝技術(shù)，簡稱光SMT。（目前微波或毫米波可以直接調(diào)制光）微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-15微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-16隨著微電子和光電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，電路性能水平極大地提高，迫切需要與之相適應(yīng)的新一代微組裝技術(shù)。星載、機(jī)載、彈載、信息化裝備等有效載荷性能的提高和結(jié)構(gòu)的變化要求微組裝技術(shù)必須相應(yīng)提高，才能實(shí)現(xiàn)武器裝備的小型化、輕量化、微型化，以適應(yīng)電子裝備向高頻、高速、寬帶、高可靠發(fā)展的需要，微組裝技術(shù)已成為鑄就現(xiàn)代國防的基石之一，21世紀(jì)的微組裝技術(shù)仍在快速發(fā)展和豐富之中。微波微組裝技術(shù)的發(fā)展

4、微組裝的技術(shù)未來發(fā)展方向-16隨著微組裝工藝

1、MCM的定義微組裝常與MCM（多芯片組件：Multi-ChipModule）混用。MCM是20世紀(jì)80年代在美國發(fā)展起來的高密度微組裝技術(shù)，是高級HIC（混合集成電路）的典型產(chǎn)品，它是將多個LSI/VLSI的裸芯片，高密度地安裝并互連在多層布線PCB、厚膜多層陶瓷基板或薄膜多層（硅、陶瓷或金屬基）基板上，最后整體封裝起來，構(gòu)成多功能、高性能的電子部件、整機(jī)、子系統(tǒng)乃至系統(tǒng)。不同的角度對MCM的技術(shù)本質(zhì)和內(nèi)涵有不同的理解：從HIC的角度，可以認(rèn)為MCM是一種高級的HIC；從封裝的角度，可以認(rèn)為MCM是一種先進(jìn)的封裝形式；從微電子組裝的角度，可將MCM看成是一種高密度的電路集成組件。概念方面MCM與傳統(tǒng)HIC的主要區(qū)別在于，MCM是采用“多塊裸芯片”與“多層布線基板”，實(shí)現(xiàn)的是“高密度互連”?；趯CM的共識，可將其定義為：MCM是將多個未封裝的或裸露的芯片和其它微型元器件組裝在同一塊高密多層布線互連基板上，封裝在同一外殼內(nèi)所形成的具有一定部件或系統(tǒng)功能的高密度微電子組件。微組裝工藝

1、MCM的定義微組裝常與MCM（多芯片組件：微組裝工藝

2、MCM的分類-1美IPC（電子電路互連和封裝協(xié)會）按照基板類型與基板制作工藝將MCM分為如下三種：a）MCM-L（MCM-Laminate，疊層型多芯片組件）：采用高密多層PCB制成的MCM，成本低、工藝較成熟、性價比高，但布線密度不高、封裝效率較低，主要應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、個人計算機(jī)等民品領(lǐng)域。b）MCM-C（MCM-Ceramic，陶瓷型多芯片組件或陶瓷厚膜型多芯片組件）：采用高密度多層布線陶瓷基板制成的MCM，成本適中，布線層數(shù)多，具有較高的布線密度、封裝效率、電性能和優(yōu)良的可靠性與熱性能，其性能優(yōu)于MCM-L而差于MCM-D。MCM-C又可分為高密度多層布線厚膜HIC、LTCC（LowTemperatureCo-firedCeramic，低溫共燒陶瓷）型MCM-C和HTCC（HighTemperatureCo-firedCeramic，高溫共燒陶瓷）型MCM-C。c）MCM-D（MCM-DepositedThinFilm，淀積薄膜型多芯片組件）：采用高密度薄膜多層布線基板，具有很高的布線密度、封裝效率和優(yōu)良的電性能，但成本相對較高，特別適于要求高密度、小體積的高速信號傳輸和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。MCM-D按照所用的基體材料又可分為MCM-D/C或MCM-C/D（陶瓷基體薄膜多層布線基板的MCM，即陶瓷/薄膜混合型MCM）、MCM-M（金屬基體薄膜多層布線基板的MCM）和MCM-D/Si（硅基薄膜多層布線基板的MCM）三種。微組裝工藝

2、MCM的分類-1美IPC（電子電路互連和封裝微組裝工藝

2、MCM的分類-2MCM種類基板結(jié)構(gòu)基板主要構(gòu)成材料導(dǎo)體層絕緣層基材MCM-L通孔多層基板Cu箔玻璃環(huán)氧樹脂玻璃聚酰亞胺

內(nèi)外層通孔多層基板復(fù)合多層基板Cu（添加）環(huán)氧樹脂等MCM-C高溫共燒多層基板W，MoAl2O3，AlN等Al2O3基板等低溫共燒多層基板Ag，Cu，Au，Pd系玻璃陶瓷等厚膜多層基板Ag，Cu，Au，Pd系晶化玻璃系等MCM-D陶瓷基薄膜多層基板Cu（添加）Au（蒸發(fā)）Al（蒸發(fā)）聚酰亞胺，BCB，SiO2等Al2O3、AlN多層基板金屬基薄膜多層基板Cu、Al基板硅基薄膜多層基板Si基板MCM的基板典型結(jié)構(gòu)微組裝工藝

2、MCM的分類-2MCM基板結(jié)構(gòu)基微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-1基板是MCM-C的基礎(chǔ)和重要支撐，起著給裸芯片和外貼元器件提供安裝平臺、實(shí)現(xiàn)MCM-C內(nèi)部元器件之間的互連、為MCM-C提供散熱通路等關(guān)鍵作用，極大地影響著電路組件的體積、重量、可靠性和電性能。MCM-C采用的是陶瓷多層基板，分為厚膜多層基板和共燒陶瓷多層基板兩種，后者又可分為HTCC多層基板和LTCC多層基板。MCM-C陶瓷多層基板一般包括元器件安裝層（頂層）、信號層、電源層、接地層和對外連接層（底層）等主要導(dǎo)體層，陶瓷介質(zhì)位于各導(dǎo)體層之間，起著電絕緣的作用，基板的各層間由垂直通孔實(shí)現(xiàn)電學(xué)互連。MCM-C厚膜多層基板采用厚膜HIC基板制作技術(shù)（只是互連導(dǎo)體≥4層、布線密度相對較高而已），是在陶瓷基片的表面交替印刷、燒結(jié)厚膜導(dǎo)體漿料和玻璃介質(zhì)漿料而形成的一種多層布線結(jié)構(gòu)，布線層之間通過介質(zhì)層的開孔進(jìn)行互連，其基本結(jié)構(gòu)如右圖所示。MCM-C厚膜多層基板的基本結(jié)構(gòu)微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-1基板是MCM-C的微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-2MCM-C共燒陶瓷多層基板是由印有導(dǎo)體圖形和制有互連通孔的多層陶瓷生瓷片相疊后一起燒結(jié)而形成的一種多層互連結(jié)構(gòu)，共燒后的陶瓷基板還可以像厚膜HIC基板一樣在其表面上再制作厚膜多層互連結(jié)構(gòu)或薄膜多層互連結(jié)構(gòu)（對于MCM-C/D）。下圖表示了LTCC多層基板的一般互連狀態(tài)。LTCC多層基板的基本結(jié)構(gòu)微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-2MCM-C共燒陶瓷微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-3HTCC多層基板和LTCC多層基板生瓷帶材料的主要功能相是陶瓷與玻璃，兩者的差異在于玻璃含量的不同：HTCC的玻璃含量較低，大約在8%～15%之間；LTCC則有較高的玻璃含量，一般≥50%。生瓷帶玻璃含量的差異導(dǎo)致多層陶瓷共燒溫度的不同，這又影響著所用互連金屬導(dǎo)體的類型不同，進(jìn)而造成所需燒結(jié)氣體的不同：HTCC的共燒一般需要1500℃～1850℃的高溫，互連導(dǎo)體為W（鎢）、Mo（鉬）等難熔金屬，必須在還原性氣體中完成燒結(jié)；LTCC的共燒一般則為800℃～950℃的較低溫度，互連導(dǎo)體為Au（金）、Ag（銀）、Cu（銅）、PdAg（鈀銀）等低熔點(diǎn)金屬，可以在空氣中（Au、PdAg及內(nèi)層的Ag、Cu）完成燒結(jié)。下表比較了三種MCM-C多層基板的一些主要性能。三種MCM-C多層基板的主要性能比較項

目LTCC多層基板HTCC多層基板厚膜多層基板（96%Al2O3）備

注機(jī)械性能密度（g/cm3）2.5～3.13.63.7

撓曲度（μm/mm）1～41～41～2

表面粗糙度（μm）0.220.500.36

抗彎強(qiáng)度（MPa）150～320270～320380～400

熱性能熱導(dǎo)率（W/(m·K)）2～515～2020～30

熱膨脹系數(shù)CTE（ppm/℃）5.5～7.06.06.4@25～300℃微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-3HTCC多層基板和微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-4三種MCM-C多層基板的主要性能比較（續(xù)）電性能絕緣電阻（Ω）＞1×1012＞1×1012＞1×1012@100VDC介電強(qiáng)度（kVAC/mm）＞40＞28＞40

介電常數(shù)K4.0～8.08.99.3@1MHz～10GHz介質(zhì)損耗＜0.00030.0003～0.0020.0001

導(dǎo)體電阻率（mΩ/□）5(Au)，3(Ag)15(W)5(Au),20(PdAg)

厚膜電阻表層，埋置（無）表層

工藝性能共燒最大長度、寬度誤差±0.2%±1.0%（N/A）

共燒最大厚度誤差±0.5%±5.0%（N/A）

燒結(jié)后每層介質(zhì)厚度(μm)50～200125～50013～25

可重疊、共燒層數(shù)4～1004～404～8(*)(*)為表面導(dǎo)體層導(dǎo)體最小線寬/最小間距(μm)75/100150/250100/150

最小通孔（μm）φ75φ150250×250(*)(*)為介質(zhì)層開口微組裝工藝

3、MCM-C多層基板技術(shù)-4三種MCM-C多層微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-1典型的LTCC型MCM，是將表面印制有厚膜導(dǎo)體與內(nèi)埋電阻圖形并制作有金屬化通孔的多個未燒結(jié)的柔性生瓷片，通過加熱同時加壓而疊壓成整體結(jié)構(gòu)，在最高溫度約為850℃的大氣環(huán)境下同時燒結(jié)，形成剛性的高密多層互連LTCC陶瓷基板，在其表面上再制作多層厚膜結(jié)構(gòu)后，安裝、互連IC裸芯片及其他微型元器件，并經(jīng)最終封裝而獲得的。LTCC基板制作的簡要工藝過程如下圖所示。LTCC基板制作簡要工藝過程示意微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-1典型的LTC微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-2LTCC作為MCM-C的一種互連基板工藝技術(shù)，在成本、性能方面介于MCM-L和MCM-D之間，具有許多優(yōu)點(diǎn)，非常適合于制作高密度、高速、高可靠的MCM。與HTCC型MCM-C及高密度多層厚膜HIC相比，LTCC的主要優(yōu)點(diǎn)是LTCC低的燒結(jié)溫度和可在空氣中燒結(jié)的特性，不但可以選用導(dǎo)電性好、熔點(diǎn)低的Au、Ag、Cu等金屬作為互連導(dǎo)體而使電路性能得到顯著改善，而且可以將多層導(dǎo)體布線結(jié)構(gòu)和電阻、電容、電感等基本無源元件內(nèi)埋集成在基板內(nèi)，極大地提高了MCM-C的集成密度。厚膜介質(zhì)無論是由漿料形式生成還是生瓷帶形式，主要都是用于MCM-C多層導(dǎo)體的層間絕緣。厚膜介質(zhì)漿料一般由陶瓷粉料、玻璃料、各種金屬氧化物、有機(jī)粘接劑和溶劑混合制成；用于共燒陶瓷的生瓷帶也主要由同樣的混合物組成，只不過玻璃含量較高，同時聚合物粘接劑使生瓷帶在加工、干燥后具有橡膠狀特性。生瓷帶中的金屬氧化物以及作為主要功能相而構(gòu)成電阻、電容、電感等無源元件的金屬氧化物，若是在HTCC的高溫和還原性氣體條件下燒結(jié)，將被完全還原成金屬而失去應(yīng)有功效。微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-2LTCC作為微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-3LTCC高的玻璃含量降低了它的介電常數(shù)K，使信號傳輸損耗低、速度快，有利于制作高速電路。LTCC允許使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的厚膜設(shè)備和工藝，投資費(fèi)用低，只需添置程控沖孔機(jī)和層壓機(jī)。LTCC技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是可以按標(biāo)準(zhǔn)厚膜介質(zhì)配方制備生瓷帶以及其最高燒結(jié)溫度與厚膜HIC相同，使得為標(biāo)準(zhǔn)厚膜HIC開發(fā)的厚膜電阻器、厚膜電容器等材料均能適用。LTCC的主要不足：是較高的玻璃含量降低了共燒陶瓷基板的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱能力。因此，應(yīng)用中許多LTCC基板常要求粘接到支撐材料上來提高M(jìn)CM-C的強(qiáng)度，開設(shè)熱通道以便將元器件產(chǎn)生的熱更快地傳送到散熱片上。微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-3LTCC高的微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-4下圖為三種MCM-C技術(shù)特點(diǎn)比較，從下圖可以看出，LTCC技術(shù)兼顧了厚膜HIC技術(shù)與HTCC技術(shù)二者的優(yōu)點(diǎn)。三種MCM-C技術(shù)特點(diǎn)比較微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-4下圖為三種M微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-5綜合起來，LTCC型MCM-C有如下特點(diǎn)：a）互連層數(shù)多，組裝密度高，體積小，可進(jìn)行子系統(tǒng)甚至系統(tǒng)級集成；b）導(dǎo)電性高的貴金屬互連，介電常數(shù)低，傳輸損耗小，頻率特性好；c）CTE（熱膨脹系數(shù)）與Si、GaAs、SiGe匹配，能可靠地進(jìn)行裸芯片安裝；d）散熱性、抗沖擊性較好，氣密性封裝，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，長期可靠性高；e）可混合集成模擬、數(shù)字、數(shù)/模、RF（射頻）等器件及電阻、電容、電感等元件，構(gòu)成多功能組件；f）可在基板內(nèi)埋置元器件；g）可進(jìn)行電阻阻值微調(diào)和電路功能微調(diào)，獲得高性能產(chǎn)品；h）工藝路線短，投資強(qiáng)度低，研產(chǎn)周期快，批生產(chǎn)性好。LTCC不僅布線層數(shù)多、組裝密度高、電性能優(yōu)、可靠性好，而且因元器件間互連的大幅縮短而更能充分地發(fā)揮高集成度、高速單片IC的性能，使電子裝備的子系統(tǒng)級、系統(tǒng)級集成成為可能。另外，難能可貴的是它還可以與厚膜HIC技術(shù)兼容很大一部分工藝與設(shè)備。LTCC是當(dāng)前我國軍用電子系統(tǒng)的高性能、高可靠集成最為現(xiàn)實(shí)且最佳的技術(shù)途徑之一。微組裝工藝

4、LTCC型MCM-C及其特點(diǎn)-5綜合起來，L微組裝工藝

5、MCM-C的基本構(gòu)成MCM-C一般由三大部分構(gòu)成：LTCC多層基板、裝連于基板上的IC裸芯片及微型元器件等外貼件、含I/O引出端的密封外殼（有時外殼殼體上附有散熱器）。從外表上看，MCM-C就是一個帶較多引出腳（外引線）的殼體。MCM-C的基本組成部分組成部分說

明LTCC基板形成層間內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)，并作為IC芯片等外貼件的支撐載體互連線在基板表面形成的金屬/電介質(zhì)結(jié)構(gòu)圖形，用以實(shí)現(xiàn)芯片間、元器件間的電氣連接芯片與裝連IC、LSI裸芯片及R、C、L等微型元器件(2)芯片等外貼件與基板的電氣、機(jī)械連接封裝體基板及外貼件的結(jié)構(gòu)性支撐、環(huán)境保護(hù)體以及實(shí)現(xiàn)與外界的電、機(jī)械、熱學(xué)等連接LTCC多層布線基板的制作、元器件與基板間的互連組裝和整個組件的最終封裝構(gòu)成了MCM-C最基礎(chǔ)的工藝制造技術(shù)。LTCC基板不但形成了層間內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)，而且是裸芯片等元器件的承載平臺，是MCM-C的支撐構(gòu)件；通過組裝，實(shí)現(xiàn)芯片等與基板的電氣與機(jī)械連接，形成了具有電學(xué)功能的MCM-C產(chǎn)品。微組裝工藝

5、MCM-C的基本構(gòu)成MCM-C一般由三大部分微組裝工藝

6、MCM-C的組裝與封裝-1MCM-C的組裝包含有裸芯片等元器件的安裝（即與LTCC基板的物理連接）與互連（即與基板的電氣連接）兩項內(nèi)容，它們是兩種相輔相成、密切難分的組裝工藝過程，技術(shù)上亦構(gòu)成相互補(bǔ)充、相互依賴關(guān)系。MCM-C的安裝技術(shù)常見的有環(huán)氧粘接和共晶（合金）焊接兩種，材料和工藝與HIC基本相同，不同之處僅在于FCB（FlipChipBonding，倒裝焊）、TAB（TapeAutomaticBonding，載帶自動焊）是將芯片安裝與互連融合在一起及有時使用下填充料。MCM-C裸芯片與基板的互連主要采用引線鍵合（WB，WireBonding，絲焊）、TAB與FCB三種技術(shù)，其他類型元器件與基板的互連實(shí)際上已在其安裝工序中同時完成。已裝連有裸芯片等元器件的多層互連LTCC基板（功能襯底）通過最終封裝工藝而成為可供實(shí)際使用的MCM，封裝提供了MCM的核心功能部分與外界的電學(xué)、機(jī)械、物理連接渠道，保護(hù)MCM免受或少受不良環(huán)境影響。封裝功能可以簡明地歸納為對電子器件進(jìn)行互連、加電、保護(hù)和散熱。適用于MCM-C的封裝，按材料分主要有陶瓷封裝和以柯伐、無氧銅、不銹鋼為代表的金屬封裝。實(shí)際上，封裝是一個大概念，封裝包括了組裝，組裝可以視為是封裝中實(shí)現(xiàn)芯片等所有元器件與基板互連的那一部分。MCM實(shí)質(zhì)上就是微電子封裝技術(shù)經(jīng)歷通孔插裝、表面安裝后進(jìn)入面陣封裝時代的典型代表。微組裝工藝

6、MCM-C的組裝與封裝-1MCM-C的組裝包微組裝工藝

6、MCM-C的組裝與封裝-2MCM芯片安裝互連技術(shù)是MCM的關(guān)鍵組裝制造技術(shù)。MCM芯片的高密度安裝互連，不僅能大幅度減小MCM的體積和重量，而且更重要的是能最大限度地減小互連線通路上的電阻和各種寄生電容、電感，從而能有效地提高線路的信號傳輸性能。目前，MCM芯片的安裝技術(shù)常見的有環(huán)氧粘接和共晶（或合金）焊接，互連技術(shù)常見的有引線鍵合、載帶自動焊和倒裝焊等三種。引線鍵合技術(shù)雖因焊絲較長引起寄生電容與電感較大、芯片的測試與老化困難、生產(chǎn)速度慢、組裝效率低，但由于其投資少、見效快、工藝兼容性好、易檢查返工、技術(shù)成熟而仍被絕大部分廠家使用；載帶自動焊技術(shù)可通過帶盤進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，自動化程度高，芯片可預(yù)先老化和測試，組裝密度高，可安裝互連器件的引腳多、間距細(xì)、引線短，但TAB設(shè)備投資高、工藝路線長、不易檢查返工、技術(shù)難度大，僅一些大公司采用此種技術(shù)研產(chǎn)MCM；倒裝焊技術(shù)雖然有焊料凸點(diǎn)芯片來源的困難、不易檢查、幾乎不能返工、芯片難測試與老化、生產(chǎn)效率較低等不利因素，但因其信號路徑最短、組裝密度最高、電性能最好、散熱性良好、可靠性很高而成為最理想、最有前途的MCM組裝技術(shù)，得到廣泛的研究與采用。下面重點(diǎn)介紹實(shí)用性強(qiáng)、可行性好的導(dǎo)電環(huán)氧粘接、焊料再流焊接、金絲球引線鍵合、芯片倒裝焊、芯片倒裝粘接等MCM-C組裝工藝技術(shù)以及相配套的金球凸點(diǎn)制作技術(shù)、倒裝芯片下填充技術(shù)。微組裝工藝

6、MCM-C的組裝與封裝-2MCM芯片安裝互連微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-1（1）元器件安裝材料的功能MCM-C元器件安裝材料有三種功能：機(jī)械的、電的和熱的功能。對所有安裝材料，都要求具有足夠的粘接強(qiáng)度。不僅在電路壽命期內(nèi)，而且在工藝過程和篩選過程中可能會遇到加速的機(jī)械、熱和化學(xué)應(yīng)力作用時，使元器件能保持在它的位置上不會掉下來。更進(jìn)一步地，當(dāng)經(jīng)受老煉和壽命試驗(yàn)的溫度循環(huán)、高溫暴露等環(huán)境時，元器件也必須不能脫落。安裝材料要有高效導(dǎo)熱媒質(zhì)的功能，才能將熱從芯片導(dǎo)出到基板，再從基板傳導(dǎo)到金屬或陶瓷的封裝外殼。雖然焊錫或金屬合金導(dǎo)熱很好，但有時不能使用它們，原因是熔融焊錫或合金所需的高溫會使鍵合線和器件降級或使返修困難甚至成為不可能。在這種情況下，可使用充填有金屬或?qū)崽沾桑ㄑ趸X、氧化鈹、氮化鋁）顆粒的環(huán)氧作為折衷的解決辦法。微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-1（1）元器微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-2（2）元器件安裝材料的分類MCM-C芯片及片式電容器等元器件在LTCC基板上的安裝，采用的粘接材料主要有環(huán)氧樹脂（導(dǎo)電型、絕緣型）、聚酰亞胺等有機(jī)粘接劑和AuSi共晶焊料、AuSn共晶焊料、Ag-玻璃焊料和軟合金（如SnPb）焊料等無機(jī)粘接劑，配制成漿料或膜片的型式。芯片粘接材料分類如下表所示。無機(jī)材料粘接原理靠的是元件粘接面之間的金屬合金化而形成電氣連接或固定。有機(jī)材料粘接原理則是依靠粘接材料的強(qiáng)大粘接力使元件粘接面之間形成物理連接。MCM芯片粘接用材料分類微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-2（2）元器微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-3無機(jī)粘接劑優(yōu)點(diǎn)在于能引起污染的副產(chǎn)物較少（潮氣和腐蝕物少），缺點(diǎn)是要面臨粘接器件的選擇。有機(jī)粘接劑適用性廣，使用方便，可用于大面積芯片的粘接。由于有機(jī)材料固化時材料自身的化學(xué)特性易受環(huán)境條件的影響，在大應(yīng)力環(huán)境下容易造成粘接失效。另外，有機(jī)材料在使用過程中化學(xué)成分釋放，會起到腐蝕器件、使密封不合格等不良作用。熱固性材料固化后，加熱直至分解溫度時仍能保持固態(tài)；相反，熱塑性材料可反復(fù)加熱熔融和重新固化，當(dāng)加熱溫度超出其沸點(diǎn)時發(fā)生分解；UV（紫外）光敏固化材料最大的優(yōu)勢在于可室溫固化。下表是各類粘接劑的固化工藝參數(shù)要求粘接劑固化參數(shù)可控性比較性

能AuSi共晶焊料銀玻璃焊膏軟焊料合金環(huán)氧樹脂聚酰亞胺光敏粘接劑熱塑性塑料混合物時間-溫度敏感性212333（*）33環(huán)境要求21233233收縮率32322233電學(xué)測試33333333力學(xué)測試33333333可檢查性33333333備

注1—困難，2—適中，3—容易；（*）—時間-光強(qiáng)敏感性。微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-3無機(jī)粘接劑優(yōu)微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-4目前，大多數(shù)MCM-C芯片安裝主要使用低成本、易返工、可獲得性好的環(huán)氧樹脂粘接劑，共晶和軟合金焊料則重點(diǎn)用于大功率芯片等器件與LTCC基板間的安裝。一般情況下，共晶、合金焊料和含金屬顆粒的環(huán)氧樹脂比非填充型環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率要高，其較小的粘接層熱阻易于散去芯片上的熱量而保持較低的芯片結(jié)溫。微組裝工藝

7、元器件安裝用材料的功能與類別-4目前，大多數(shù)微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-1（1）基本工藝方法與步驟芯片等元器件在LTCC基板上的安裝最常用的三種工藝技術(shù)為環(huán)氧樹脂粘接、共晶焊、軟合金焊，其中共晶焊和軟合金焊同屬于冶金貼裝法。常采用點(diǎn)涂、印刷、擠填、壓著等方式將粘接劑/焊料涂布在基板上或基板與元器件之間，一般有以下五個基本工藝步驟：①粘接劑/焊料調(diào)制。對于漿料型粘接劑或焊料，多組分材料應(yīng)按規(guī)定比例配制，無論是單組分材料還是多組分材料，都應(yīng)充分?jǐn)嚢枋怪鶆?；對于膜片型粘接劑或焊料，裁剪成與被安裝芯片平面尺寸相當(dāng)（相同或略小于）的大小。②粘接劑/焊料涂布。在LTCC基板上元器件待安裝的相應(yīng)位置，涂布適量的連接材料：對于漿料型材料，通常采用滴注點(diǎn)涂、絲網(wǎng)印刷、模板印刷等方法；對于膜片型材料，則可用手工或機(jī)器排布。③貼片。按正確的位置與方向要求，借助于貼片機(jī)將待安裝的各元器件準(zhǔn)確放置在LTCC基板相應(yīng)的粘接劑或焊料上。④粘接劑固化/焊料熔焊。按連接材料的特性和工藝狀態(tài)要求，在大氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中，通過適當(dāng)?shù)摹皶r間-溫度曲線”使導(dǎo)電粘接劑固化、共晶焊料熔焊或軟合金焊料再流焊，實(shí)現(xiàn)元器件在基板上的安裝連接。⑤清洗。芯片粘接、共晶焊后通常不需要進(jìn)行清洗；對于軟合金再流焊，焊后一般應(yīng)采用等離子蒸汽浴洗、溶劑噴淋、溶劑浸泡（或煮洗）、超聲清洗等方法洗除焊料殘渣。微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-1（1）基本工藝方微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-2（2）主要工藝參數(shù)控制要求①環(huán)氧粘接要求電接觸的器件如晶體管、電容器、二極管、電阻器，必須采用摻銀或金（大多數(shù)是摻銀）的導(dǎo)電環(huán)氧進(jìn)行安裝；不要求歐姆接觸的集成電路，一般可用絕緣環(huán)氧安裝；絕緣環(huán)氧也用來將基板貼裝到封裝外殼中。為了利用摻金屬導(dǎo)電環(huán)氧的導(dǎo)熱性優(yōu)于絕緣環(huán)氧這一特性，所以只要小心涂布，保證不致因工藝因素造成不必要的電學(xué)短路或產(chǎn)品失效，導(dǎo)電環(huán)氧完全可用于全部元器件的貼裝。漿料型環(huán)氧粘接劑具有較好的流動性，使它們能用自動或手動的環(huán)氧分配機(jī)滴注或可用絲網(wǎng)印刷涂布。但是，滴涂粘接劑漿料應(yīng)合理控制工藝參數(shù)使?jié){料量合適：量少了也許不能得到完全連續(xù)的覆蓋，會降低粘接強(qiáng)度；過量的粘接劑在芯片或基板的周邊流出過多，則會玷污頂面上的電路；填銀的粘接劑過多的流出，能立刻短接電路或隨時間推移因銀的遷移而造成短路。雙組份漿料型環(huán)氧粘接劑在滴涂之前應(yīng)按規(guī)定比例配制、混料，充分?jǐn)嚢枋怪鶆虿㈧o置一段時間除去粘接劑中的空氣，否則陷入的空氣將在粘接層中產(chǎn)生空洞，明顯降低粘接強(qiáng)度；單組份漿料型環(huán)氧粘接劑一般需貯存在-40℃的冷凍環(huán)境中，使用前應(yīng)在室溫下充分解凍。微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-2（2）主要工藝參微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-3采用膜片型環(huán)氧粘接劑，可以很好地控制施加量、粘接均勻性并確保完全覆蓋，適于貼裝基板和大尺寸的芯片，但操作較復(fù)雜，效率低，應(yīng)將環(huán)氧膜片逐個切割成較準(zhǔn)確的尺寸放置在兩個相應(yīng)的粘接表面之間，保持壓力的同時加熱固化。環(huán)氧粘接劑只有通過加熱固化才能最終獲得應(yīng)有的機(jī)械、電學(xué)、熱學(xué)功能，因此固化是安裝的關(guān)鍵工序，一定要遵照材料廠家提供的固化工藝參數(shù)執(zhí)行。粘接用環(huán)氧樹脂的主要性能與工藝參數(shù)

性能\型號EPO-TEKH20EEPO-TEKH37MPEPO-TEKH77ABLEBOND84-3JABLEFILM5020-1-.005備注環(huán)氧類型雙組份導(dǎo)電膠單組份導(dǎo)電膠雙組份絕緣膠單組份絕緣膠厚5mil絕緣環(huán)氧膜

典型固化條件150℃，5min～10min150℃，1h150℃，1h150℃，1h150℃，1h

體電阻率0.0004Ω-cm0.0005Ω-cm1.0×1016Ω-cm3.5×1015Ω-cm5×1014Ω-cm

熱導(dǎo)率2.0W/（m·K）1.7W/（m·K）0.9W/（m·K）0.83W/（m·K）0.24W/（m·K）

玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg＞80℃＞90℃＞80℃85℃100℃

微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-3采用膜片型環(huán)氧粘接微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-4粘接用環(huán)氧樹脂的主要性能與工藝參數(shù)（續(xù)）最高連續(xù)工作溫度200℃175℃160℃------

芯片剪切強(qiáng)度3400psi6000psi3400psi6800psi4000psi25℃時，2mm×2mmAu-Au室溫粘度2200cps～3200cps（@100rpm）22000cps～26000cps（@10rpm）6000cps～12000cps（@20rpm）20000cps---

熱脹系數(shù)CTE（Tg以下時）31ppm/℃45ppm/℃30ppm/℃40ppm/℃60ppm/℃

熱脹系數(shù)CTE（Tg以上時）120ppm/℃124ppm/℃110ppm/℃100ppm/℃200ppm/℃

TGA退化溫度410℃＞350℃445℃(300℃時重量損失0.17%)(300℃時重量損失0.7%)TGA：熱失重分析試驗(yàn)適用期室溫，4天室溫，3個月室溫，24h25℃，14天25℃，6個月

貯存期室溫，1年-40℃，1年室溫，1年-40℃，1年-40℃，1年

微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-4粘接用環(huán)氧樹脂的主微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-5②冶金貼裝冶金貼裝方法有兩種：在二元或三元合金預(yù)制片的熔融溫度下的合金貼裝，或直接將兩種金屬的界面加熱到等于或高于它們的共熔溫度進(jìn)行共熔貼裝。市場上可以買到金（Au）、硅（Si）、銦（In）、錫（Sn）、鉛（Pb）、銀（Ag）的多種二元或三元合金，大部分只提供膜片型的預(yù)制片，有些既可提供預(yù)制片又可提供漿料型的焊膏。下表列出了較常用的共熔/共晶合金。型

號成分重量百分比共熔/共晶

溫度（℃）Sn62Pb36Ag2Sn：62%Pb：36%Ag：2%179Sn63Pb37Sn：63%Pb：37%

183Sn90Au10Sn：90%Au：10%

217Sn96.5Ag3.5Sn：96.5%Ag：3.5%

221Au80Sn20Au：80%Sn：20%

280Au88Ge12Au：88%Ge：12%

356Au96.76Si3.24Au：96.76%Si：3.24%

363共熔焊/共晶焊組裝也可以不用預(yù)制片或焊膏而直接實(shí)現(xiàn)，如在共熔溫度以上的某溫度（400℃～500℃）下將硅芯片的背面（表面一般應(yīng)淀積Au層）對著基板上的金屬化（一般為Au或PdAg導(dǎo)體）焊盤高頻（超聲）摩擦，使芯片通過金硅表面共晶熔合而貼裝在基板上。微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-5②冶金貼裝型微組裝工藝

2、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-6采用共熔/共晶焊工藝實(shí)現(xiàn)MCM或HIC中芯片的冶金貼裝時，應(yīng)重點(diǎn)注意以下問題：a）若冶金貼裝與環(huán)氧粘接用于同一電路中，冶金貼裝因操作溫度較高必須先完成，否則環(huán)氧將易在高溫下分解失效；b）冶金貼裝一般應(yīng)在惰性氣體（N2）、還原性氣體（H2）或氮?dú)浠旌蠚怏w中進(jìn)行，以避免一種或兩種金屬在熔化溫度時在空氣中很快發(fā)生的氧化，表面氧化物的存在將會降低表面活能、降低焊料的濕潤性而使焊料在表面上的附著變差；c）采用含Au合金（Au含量一般都大于70%，如與Si、Sn或鍺（Ge）的合金）時，芯片背面應(yīng)淀積Au層；采用以Sn、In為主要成分（含量大于50%）低共熔溫度軟合金時，芯片背面一般應(yīng)淀積鎳（Ni）或Ag或Au；d）合金焊料中如含有助焊劑，特別是漿料型焊料膏，焊裝后的產(chǎn)品應(yīng)及時進(jìn)行清洗，去除焊料、焊劑的殘渣。微組裝工藝

2、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-6采用共熔/共晶焊工微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-7目前最常使用的冶金貼裝方法有：a）Au80Sn20合金焊料片、280℃～300℃局部加熱、N2保護(hù)、共晶焊機(jī)超聲焊接IC裸芯片；b）Sn62Pb36Ag2合金焊料片、180℃～200℃局部加熱、N2保護(hù)或空氣中、共晶焊機(jī)超聲焊接IC裸芯片；c）Sn62Pb36Ag2合金焊料膏、峰溫179℃持續(xù)30秒、空氣中、熱盤或紅外爐再流焊接片式電容器、片式電阻器、SMD（SurfaceMountingDevice，表面貼裝器件）及IC裸芯片。微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-7目前最常使用的冶金微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-8（3）環(huán)氧粘接與冶金貼裝兩種安裝方法的性能、特點(diǎn)比較性能或特點(diǎn)環(huán)

氧

粘

接冶

金

貼

裝固化、處理溫度低，100℃～180℃高，200℃～500℃（高于300℃時可能損傷鍵合線和器件）粘接強(qiáng)度高更高導(dǎo)熱率較低（絕緣環(huán)氧低，導(dǎo)電環(huán)氧較高）高（為大功率電路提供良好散熱路徑）導(dǎo)電率低（界面電阻可能增加）高絕緣性有導(dǎo)電型、絕緣型僅有導(dǎo)電型柔韌性剛性和脆性，能引起大芯片開裂固有的柔性，能消除應(yīng)力預(yù)制件膜片（自剪裁）成形尺寸膜片或自剪裁膜片材料成本低高放

氣有H2O、NH3等放氣危險，密封前要求真空烘烤，以便減少封裝內(nèi)的水汽放氣可能小（不放氣則可滿足水汽含量≤3000ppm的高要求）污

染有Cl－、F－、Na＋等污染的危險Pb污染等助

焊不需要助焊劑也許要求助焊劑（焊料膏中含助焊劑）顆粒飛濺可能產(chǎn)主顆粒，無飛濺產(chǎn)生金屬顆粒，易形成濺散安裝環(huán)境清潔度要求高，以獲得最佳粘附性一般要求惰性、還原性氣體可返工性好（在較低溫度、壓力下即能軟化）受限制（在較高溫度下焊料才能熔化）安裝后清洗不需要一般需要微組裝工藝

8、元器件安裝實(shí)用工藝技術(shù)-8（3）環(huán)氧粘接與冶微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-1引線鍵合、載帶自動焊、倒裝焊是目前MCM中IC芯片與基板電學(xué)互連的三種基本方法，互連方式如下圖所示，按IC芯片功能面（電極面）的朝向不同又可將TAB分為正裝（面朝上）TAB和倒裝（面朝下）TAB。MCM的三種基本芯片互連方法微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-1引線鍵合、載帶自動焊、倒微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-2（1）引線鍵合（WB）技術(shù)作為最通用、最成熟、最傳統(tǒng)的一種芯片互連方法，WB技術(shù)是利用熱能、超聲能、壓力等將芯片與基板上的鍵合區(qū)（焊盤）用金（Au）、鋁（Al）、鋁硅（AlSi）等金屬或合金絲線一一對應(yīng)鍵合互連起來，形成適宜的電學(xué)通路。組裝互連的導(dǎo)體系統(tǒng)通常構(gòu)成一個多金屬系統(tǒng)。例如，由于IC芯片的鍵合區(qū)基本上是金屬薄膜鋁而基板上的鍵合區(qū)金屬層為Au、PdAg（鈀銀）或Cu（銅），當(dāng)引線鍵合互連時，或在芯片上（用Au絲時）、或在基板上（對Au鍵合區(qū)用Al絲或AlSi絲時，對PdAg或Cu鍵合區(qū)用Au絲、Al絲或AlSi絲時）都會形成雙金屬或多金屬的接點(diǎn)系統(tǒng)；對某些具體的高可靠應(yīng)用，可以采用間接法，在基板的鍵合區(qū)上先淀積一層阻擋層金屬再淀積薄膜鋁層，然后采用Al絲鍵合，從而獲得單金屬（Al）的互連系統(tǒng)。然而，對于絕大多數(shù)應(yīng)用，只要避免長時間的高溫暴露、濕氣、玷污，嚴(yán)格控制工藝加工參數(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境，在微電子組裝中的雙金屬或多金屬結(jié)合系統(tǒng)也是可靠的。根據(jù)所利用的能量方式不同，WB可主要劃分為熱壓（T/C，Thermocompression）鍵合、超聲（U/S，Ultrasonic）鍵合和熱超聲（T/S，Thermosonic）鍵合三種方法。微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-2（1）引線鍵合（WB）微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-3常用鍵合工具劈刀有兩種不同的基本外形—從針尖斜下方背面送絲的楔形和中空垂直向下送絲的針形（針形劈刀又俗稱作焊針、毛細(xì)管），如下圖所示。兩種常用劈刀的基本外形微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-3常用鍵合工具劈刀有兩種不微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-4劈刀針尖形狀、鍵合絲材料及斷絲方式等的不同，所得到的鍵合點(diǎn)（焊點(diǎn)）形狀不同，三種常見焊點(diǎn)的外形如圖微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-4劈刀針尖形狀、鍵合絲材料微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-5下表比較了常用的三種引線鍵合方法。40μm超細(xì)間距鍵合、焊線形狀可控鍵合、疊層芯片鍵合、面陣焊線鍵合、高速高精度高密度高可靠鍵合是WB技術(shù)的主要發(fā)展方向。三種常用引線鍵合方法比較方

法能

量材

料溫

度壓力時間熱壓鍵合熱能+壓力Au絲；Al、Au、PdAg鍵合區(qū)300℃～400℃大長超聲鍵合超聲能AlSi絲，Al絲；Al、PdAg、Au或Cu鍵合區(qū)環(huán)境溫度小短熱超聲鍵合熱能+超聲能Au絲，AlSi絲；Al、Au、PdAg或Cu鍵合區(qū)100℃～200℃小短微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-5下表比較了常用的三種引線微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-6（2）倒裝焊（FCB）技術(shù)FCB技術(shù)是從最早由IBM公司在上世紀(jì)60年代開發(fā)的C4（ControlledCollapseChipConnection，可控塌陷芯片連接）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。C4技術(shù)作為最原始和最基礎(chǔ)的芯片倒裝焊技術(shù)采用倒裝芯片焊料凸點(diǎn)工藝，將電極上有焊料凸點(diǎn)的芯片翻轉(zhuǎn)后電極面朝下放置并使各焊料凸點(diǎn)電極與基板上可焊料浸潤的各相應(yīng)焊區(qū)一一對準(zhǔn)，再在爐子中再流焊料，同時完成芯片全部電極與基板間的焊接。一般認(rèn)為，F(xiàn)CB是將芯片的I/O電極面朝下放置，使芯片的電極對準(zhǔn)基板上的對應(yīng)焊區(qū)，并通過加熱、加壓、超聲的方法使芯片電極或基板焊區(qū)上預(yù)先制作的凸點(diǎn)變形（或熔融塌陷）后，將芯片電極與基板對應(yīng)焊區(qū)牢固地互連焊接在一起，如圖示。微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-6（2）倒裝焊（FCB）微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-7FCB技術(shù)主要有以下幾種方法：①再流倒裝焊（C4技術(shù)）。先將芯片的焊料凸點(diǎn)與基板上相應(yīng)焊區(qū)對準(zhǔn)，再用粘結(jié)劑（如硅膠）使芯片臨時固定到基板上，最后將芯片與基板的共同體置入再流焊爐，使凸點(diǎn)焊料再流而互連芯片電極和基板焊區(qū)。②超聲熱壓倒裝焊。用倒裝焊機(jī)完成，如下圖所示，焊頭吸附倒裝芯片，在焊頭與基板間有一面450傾斜的半透鏡，通過光學(xué)反射系統(tǒng)可在放大投影儀上同時看到半透鏡上下的兩種圖形，移動工作臺使芯片凸點(diǎn)與基板焊區(qū)對準(zhǔn)后，移開半透鏡，焊頭攜帶芯片與基板焊區(qū)相觸同時加壓、加熱和施加超聲，完成焊接。③導(dǎo)電環(huán)氧粘接倒裝。在芯片電極上制作凸點(diǎn)后，將Ag導(dǎo)電環(huán)氧點(diǎn)涂在基板的焊區(qū)上或涂布（浸涂、點(diǎn)涂）在凸點(diǎn)上，使芯片凸點(diǎn)對準(zhǔn)基板焊區(qū)后將芯片放置（預(yù)粘接）在基板上，再通過加熱固化導(dǎo)電環(huán)氧而實(shí)現(xiàn)芯片與基板間的電學(xué)互連。在芯片與基板的間隙處填充絕緣樹脂（下填充料）并加熱使之固化，進(jìn)一步加強(qiáng)芯片與基板的物理連接。微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-7FCB技術(shù)主要有以下幾種微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-8④ACA粘接倒裝。先在芯片上制作電極凸點(diǎn)，再在基板上芯片安裝區(qū)域布置ACA（各向異性導(dǎo)電粘接劑），然后將芯片I/O凸點(diǎn)對準(zhǔn)基板焊區(qū)并加壓加熱使樹脂材料軟化后再硬化，ACA中的導(dǎo)電粒子便將芯片電極與基板焊區(qū)電學(xué)互連起來。⑤機(jī)械接觸互連（樹脂光固化）倒裝。先在芯片的I/O電極上制作出微型凸點(diǎn)（Au），再在基板上芯片安裝區(qū)域涂布可紫外光（UV）固化的丙稀基樹脂或環(huán)氧樹脂，然后將芯片I/O凸點(diǎn)對準(zhǔn)基板焊區(qū)，最后加壓，在將凸點(diǎn)與焊區(qū)間的樹脂擠開的同時用紫外光照射，通過樹脂硬化時產(chǎn)生的收縮應(yīng)力實(shí)現(xiàn)芯片電極與基板焊區(qū)間的物理與電學(xué)互連。對透明基板（石英玻璃、微晶玻璃等），可從基板背面照射UV；對不透明基板（陶瓷板、樹脂板等），UV可從芯片側(cè)面照射溢出芯片周圍的樹脂，使之硬化而將芯片固定，芯片底部未經(jīng)UV照射的樹脂則可在室溫中長時間自然固化收縮。按基板材料、凸點(diǎn)材料、粘接和下填充材料及倒裝/粘接的工藝方法不同又可細(xì)分為許多不同的FCB工藝方法，如凸點(diǎn)-焊料法倒裝焊、表面貼裝-焊料回流倒裝焊、熱壓ACA倒裝焊、光固化ACA倒裝焊、PCB板上倒裝焊、撓性基板上倒裝焊、陶瓷基板上倒裝焊、金（硬）凸點(diǎn)粘接倒裝焊、流動下填充倒裝焊、非流動下填充倒裝焊等。微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-8④ACA粘接倒裝。先微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-9WB、TAB、FCB等三種互連技術(shù)比較比

較

內(nèi)

容WB技術(shù)TAB技術(shù)FCB技術(shù)互

連焊接方法熱壓或/和超聲熱壓/再流再流/熱壓和/或超聲互連材料Au、Al或SiAl絲Cu鍍金帶式引線凸點(diǎn)金屬互連點(diǎn)數(shù)芯片電極數(shù)的2倍芯片電極數(shù)的2倍與芯片電極數(shù)相同I/O位置芯片四周，可交錯芯片四周，整齊面陣或芯片四周I/O間距80μm～150μm100μm～200μm50μm～200μm芯片-芯片間距1mm～2mm1.5mm～2.5mm0.25mm～0.75mm互連長度長中短生

產(chǎn)

狀

況生產(chǎn)方式逐點(diǎn)互連逐點(diǎn)熱壓或組焊一次熱壓/超聲完成位置精度低高（ILB）、一般（OLB）高基板及其金屬化要求不嚴(yán)格，Au、PdAg等膜層不嚴(yán)格，Au或焊料大芯片要求CTE匹配基板、高精度焊區(qū)尺寸，Au或焊料芯片額外處理不需要有凸點(diǎn)的I/O有凸點(diǎn)的I/O芯片粘接（安裝）導(dǎo)電/絕緣粘接劑或合金導(dǎo)電/絕緣粘接劑或下填充料下填充料微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-9WB、TAB、FCB等三微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-10WB、TAB、FCB等三種互連技術(shù)比較（續(xù)）

生產(chǎn)狀況

互連區(qū)檢查易易難可返工性易ILB難，OLB易難芯片預(yù)測試和老化不能可以一般不能，KGD可以生產(chǎn)效率低高中性能互連強(qiáng)度一般（3～10gf/點(diǎn)）大（＞50gf/點(diǎn)）較大（＞20gf/點(diǎn)）組裝密度低中高電阻約25mΩ/線約10mΩ/線＜1mΩ/線電容約3pF/線約2pF/線＜0.2pF/線電性能速度受限較好最好可靠性抗熱應(yīng)力強(qiáng)，耐腐蝕性弱，不損傷芯片抗熱應(yīng)力、耐腐蝕性一般，焊點(diǎn)牢固均勻性待提高抗熱應(yīng)力弱（與基板CTE匹配抗熱應(yīng)力強(qiáng)），耐腐蝕性強(qiáng)散熱能力金屬焊接安裝散熱最好通過導(dǎo)電粘接劑和Cu引線散熱好通過焊料I/O散熱不好，IC背面散熱較好成本芯片費(fèi)用低高高設(shè)備費(fèi)用低最高高關(guān)

鍵

問

題芯片不能測試、老化，組裝密度低

降低凸點(diǎn)和載帶的制作成本，提高可返工性

散熱，凸點(diǎn)制作，返工，互連檢查

微組裝工藝

9、三種基本互連技術(shù)-10WB、TAB、FCB等微組裝工藝

10、金絲熱超聲（T/S）球焊工藝-1（1）金絲熱超聲球焊的技術(shù)特點(diǎn)球形鍵合（球焊）和楔形鍵合（楔形焊）曾經(jīng)都是采用純熱壓（T/C）鍵合方式，但隨著引線鍵合技術(shù)的發(fā)展特別是T/C鍵合所需的溫度太高（一般為250℃～350℃），高溫不但易損壞鍵合劈刀，更易造成粘接失效和元器件與鍵合線降級，所以逐漸改為采用低溫（100℃～200℃）的熱超聲（T/S）金絲球形鍵合以及室溫下的超聲（U/S）Al絲、AlSi絲楔形鍵合。熱超聲焊將壓力、溫度和超聲能組合起來產(chǎn)生焊接，綜合了熱壓焊和超聲焊的最好特性，成為引線鍵合中最具代表性的焊接技術(shù)。金絲熱超聲球焊使用針形劈刀，第一焊點(diǎn)是球形焊，第二焊點(diǎn)是楔形焊，其主要特點(diǎn)有：a）操作溫度低于熱壓焊，粘接材料及有源、無源器件不會由于熱而降級；b）超聲的摩擦能可以有效地去除鍵合區(qū)上的氧化物和有機(jī)玷污物；c）劈刀（焊針）帶鍵合絲運(yùn)行無方向限制，操作方便、靈活，速度快，易于實(shí)現(xiàn)自動化；d）焊點(diǎn)墩實(shí)、牢固；e）球焊點(diǎn)面積大于楔形焊點(diǎn)，不適于細(xì)間距鍵合；f）需要仔細(xì)控制超聲能，否則可能引起對芯片的機(jī)械損傷；g）鍵合區(qū)太臟時，易堵塞毛細(xì)管的針尖，影響正常送絲。微組裝工藝

10、金絲熱超聲（T/S）球焊工藝-1（1）金微組裝工藝

10、金絲熱超聲（T/S）球焊工藝-2（2）引線鍵合用金絲的材料特性熱超聲球焊所用的微細(xì)金絲，Au的含量一般超過99.9%，具有以下優(yōu)良性能：a）能與半導(dǎo)體材料形成低電阻的歐姆接觸；b）Au的化學(xué)性能穩(wěn)定，不氧化；c）與