微連接技術(shù)課件.ppt

微連接技術(shù) 序言 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展而逐漸形成的新興的焊接技術(shù) 與微電子器件和微電子組裝技術(shù)的發(fā)展有著密切的聯(lián)系 1 定義和分類 1 1由于連接對象尺寸的微小精細(xì) 在傳統(tǒng)焊接技術(shù)中可以忽略的因素 如溶解量 擴(kuò)散層厚度 表面張力 應(yīng)變量等將對材料的焊接性 焊接質(zhì)量產(chǎn)生不可忽視的影響 這種必須考慮結(jié)合部位尺寸效應(yīng)的焊接方法總稱為微連接 1 定義和分類 1 2主要應(yīng)用對象是微電子器件內(nèi)部的引線連接和電子元器件在印制電路板上的組裝1 3涉及的主要焊接工藝為壓焊和軟釬焊1 4微連接方法的分類 見表1 2 微電子焊接研究的特點(diǎn) 2 1連接材料的尺寸變的極其微小 在常規(guī)焊接中被忽略或不起作用的一些影響因素此時(shí)卻成了決定連接質(zhì)量和可焊性的關(guān)鍵因素 2 2微電子材料結(jié)構(gòu)的特殊性 性能要求的特殊性需要采用特殊的連接方法 3 微電子器件內(nèi)引線連接中的微連接技術(shù) 微電子器件內(nèi)引線連接中的微連接是指微電子元器件制造過程中固態(tài)電路內(nèi)部互連線的連接 即芯片表面電極 主要是Al 與引線框架之間的連接 3 微電子器件內(nèi)引線連接中的微連接技術(shù) 3 1絲材鍵合 wire bonding 把普通的焊接能源 熱壓 超聲或兩者結(jié)合 與鍵合的特殊工具及工藝 球 劈刀法 楔 楔法 相結(jié)合 形成了不同的鍵合方法 3 2梁引線技術(shù) beam lead 采用復(fù)式沉積方式在半導(dǎo)體硅片上制備出由多層金屬組成的梁 以這種梁來代替常規(guī)內(nèi)引線與外電路實(shí)現(xiàn)連接 主要在軍事 宇航等要求長壽命和高可靠性的系統(tǒng)中得到應(yīng)用 微電子器件內(nèi)引線連接中的微連接技術(shù) 3 3倒裝芯片法 flip chip 60年代由IBM公司開發(fā) 主要用于厚膜電路 適用于微電子器件小型化 高功能的要求 3 4載帶自動(dòng)鍵合技術(shù) TAB 1964年由美國通用電氣公司推出 在類似于膠片的柔性載帶粘結(jié)金屬薄片 在金屬薄片上經(jīng)腐蝕作出引線框圖形 后與芯片上的凸點(diǎn)進(jìn)行連接 4 印制電路板組裝中的微連接技術(shù) 印制電路板組裝是指微電子元器件信號(hào)引出端 外引線 與印制電路板上相應(yīng)焊盤之間的連接 其技術(shù)主要是軟釬焊 與傳統(tǒng)的軟釬焊焊接原理相同 常見的軟釬焊工藝為波峰焊和再流焊 只是由于連接對象的尺寸效應(yīng) 在工藝 材料 設(shè)備上有很大不同 5 微連接焊點(diǎn)的可靠性 微連接焊點(diǎn)的可靠性問題是指微連接焊點(diǎn)在載荷環(huán)境 溫度 氣氛 振動(dòng)等 作用下 焊點(diǎn)內(nèi)部承受應(yīng)力且其金屬學(xué)組織發(fā)生變化 最終導(dǎo)致宏觀表象為焊點(diǎn)內(nèi)部裂紋萌生 擴(kuò)展 實(shí)質(zhì)為電信號(hào)傳輸失真的失效現(xiàn)象 5 微連接焊點(diǎn)的可靠性 5 1內(nèi)引線鍵合焊點(diǎn)的可靠性5 1 1工藝差錯(cuò)造成失效5 1 2焊點(diǎn)界面處形成脆性金屬間化合物5 1 3熱疲勞失效5 2印刷電路板組裝中微連接焊點(diǎn)的可靠性5 2 1交變應(yīng)力 應(yīng)變場5 2 2顯微組織變化 微連接焊點(diǎn)的可靠性 5 3改善途徑目的是提高焊點(diǎn)壽命 保證在電子整機(jī)工作期間的可靠性 方法 1 減小甚至消除陶瓷芯片載體與印制電路板之間的線膨脹系數(shù)差 從而減小熱應(yīng)力 2 提高軟釬料合金自身的力學(xué)性能 添加微量合金元素 3 焊點(diǎn)形態(tài)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 微連接技術(shù)的發(fā)展前景 理想的微連接技術(shù)1能量的時(shí)空分