2_微连接技术

null5 微连接技术 5 微连接技术 null 随着微电子技术的发展而逐渐形成的新兴的焊接技术，与微电子器件和微电子组装技术的发展有着密切的联系。5.1定义和分类5.1定义和分类 由于连接对象尺寸的微小精细，在传统焊接技术中可以忽略的因素，如溶解量、扩散层厚度、面张力、应变量等将对材料的焊接性、焊接质量产生不可忽视的影响。这种必须考虑结合部位尺寸效应的焊接方法总称为微连接。null主要应用对象是微电子器件内部的引线连接和电子元器件在印制电路板上的组装 涉及的主要焊接工艺为压焊和软钎焊 null5.2微电子焊接研究的特点5.2微电子焊接研究的特点1.连接材料的尺寸变的极其微小，在常规焊接中被忽略或不起作用的一些影响因素此时却成了决定连接质量和可焊性的关键因素。 2.微电子材料结构的特殊性、性能的特殊性需要采用特殊的连接方法。5.3微电子器件内引线连接中的微连接技术5.3微电子器件内引线连接中的微连接技术 微电子器件内引线连接中的微连接是指微电子元器件制造过程中固态电路内部互连线的连接，即芯片表面电极（主要是Al）与引线框架之间的连接。 1．丝材键合（wire-bonding） 把普通的焊接能源（热压、超声或两者结合）与键合的特殊工具及工艺（球-劈刀法、楔-楔法）相结合，形成了不同的键合方法。 nullnull （1）丝材热压键合 热压键合是通过压力与加热，使接头区产生典型的塑性变形。 最早用于内引线键合的方法。 （2）丝材超声波键合 在材料的键合面上同时施加超声波和压力，超声波振动平行于键合面，压力垂直于键合面。 （3）丝材热超声波键合 利用热压和超声波两者优点，超声波与热共同作用。利用超声波的振动去膜作用；利用热扩散作用。 （4）丝球焊 丝材通过空心劈刀的毛细管穿出，然后经过电弧放电使伸出部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过劈刀将球压焊到芯片的电极上。   nullnull2．梁引线技术（beam-lead） 采用复式沉积方式在半导体硅片上制备出由多层金属组成的梁，以这种梁来代替常规内引线与外电路实现连接。 主要在军事、宇航等要求长寿命和高可靠性的系统中得到应用。 3. 倒装芯片法（flip-chip） 60年代由IBM公司开发 ，主要用于厚膜电路。 适用于微电子器件小型化、高功能的要求 4.载带自动键合技术（TAB） 1964年由美国通用电气公司推出 。 在类似于胶片的柔性载带粘结金属薄片，在金属薄片上经腐蚀作出引线框图形，而后与芯片上的凸点进行连接。 null5.4印制电路板组装中的微连接技术5.4印制电路板组装中的微连接技术 印制电路板组装是指微电子元器件信号引出端（外引线）与印制电路板上相应焊盘之间的连接。 其技术主要是软钎焊，与传统的软钎焊焊接原理相同，常见的软钎焊工艺为波峰焊和再流焊。 只是由于连接对象的尺寸效应，在工艺、材料、设备上有很大不同。 null5.5微连接焊点的可靠性5.5微连接焊点的可靠性 微连接焊点的可靠性问题是指微连接焊点在载荷环境（温度、气氛、振动等）作用下，焊点内部承受应力且其金属学组织发生变化，最终导致宏观表象为焊点内部裂纹萌生、扩展，实质为电信号传输失真的失效现象。 一、内引线键合焊点的可靠性 1、工艺差错造成失效 2.焊点界面处形成脆性金属间化合物 3.热疲劳失效 二、印刷电路板组装中微连接焊点的可靠性 交变应力-应变场 显微组织变化null三、改善途径 目的是提高焊点寿命，保证在电子整机工作期间的可靠性。 方法： 1.减小甚至消除陶瓷芯片载体与印制电路板之间的线膨胀系数差，从而减小热应力。 2.提高软钎料合金自身的力学性能。添加微量合金元素。 3.焊点形态的优化设计。 5.6微连接技术的发展前景 5.6微连接技术的发展前景 理想的微连接技术 1 能量的时空分布得到完全控制，也就是可以在任何时间、任何区域输入可控的热量。 2 仅采用环境友好的化学制剂和材料。 3 支持高度自动化，提供设计柔性。