微组装技术简述及工艺流程及设备

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1、微组装技术简述张经国1404一.微组装技术内涵及其与电子组装技术的关系1.内涵——微组装技术（micropackgingtechnology）是微电子组装技术（microelectronicpackgingtechnology)的简称，是新一代高级的电子组装技术。它是通过微焊互连和微封装工艺技术，将高集成度的IC器件及其他元器件组装在高密度多层基板上，构成高密度、高可靠、高性能、多功能的立体结构微电子产品的综合性高技术，是一种高级的混合微电子技术。2.微组装技术与电子组装技术的关系微电子组装技术是电子组装技术最新发展的产物，是新一代高级（先进）的电子组装技术，属第五代电子组装

2、技术（从80年代至今）。与传统的电子组装技术比较，其特点是在“微”字上。“微”字有两个含义：一是微型化，二是针对微电子领域。二。微组装技术对整机发展的作用微组装技术是充分发挥高集成度、高速单片IC性能，实现小型、轻量、多功能、高可靠电子系统系统集成的重要技术途径。三。微组装技术的层次和关键技术.1.微组装技术的层次——整机系统的微组装层次大致可分为三个层次：1）1级（芯片级）——系指通过陶瓷载体、TAB和倒装焊结构方式对单芯片进行封装。2）2级（组件级）——系指在各种多层基板上组装各种裸芯片、载体IC器件、倒装焊器件以及其他微型元器件，并加以适当的封装和散热器，构成微电子组件

3、（如MCM）。3）3级（印制电路板级）——系指在大面积的多层印制电路板上组装多芯片组件和其他的微电子组件、单芯片封装器件，以及其他功能元器件，构成大型电子部件或整机系统。2.关键技术——以下为不同微组装层次的主要关键技术：1）芯片级的主要关键技术——凸点形成技术和植球技术，KGD技术，TAB技术，细间距丝键合技术，细间距引出封装的工艺技术2）组件级的主要关键技术——多层布线基板设计、工艺、材料及检测技术，倒装芯片焊接、检测和清洗技术，细间距丝键合技术，芯片互连可靠性评估和检测技术，高导热封装的设计、工艺、材料和密封技术，其他片式元器件的集成技术。3）印制板级的主要关键技术——

4、电路分割设计技术，大面积多层印制电路板的设计、工艺、材料、检测技术以及结构设计、工艺技术以及组件与母板的互连技术。四。多芯片组件（MCM）的技术内涵、优点及类型1.技术内涵——MCM是multichipmodule英文的缩写，通常译为多芯片组件（也有译为多芯片模块）。MCM技术属于混合微电子技术的范畴，是混合微电子技术向高级阶段发展的集中体现，是一种典型的高级混合集成电路技术。关于MCM的定义，国际上有多种说法。就本人的观点而言，定性的来说MCM应具备以下三个条件：（1）具有高密度多层布线基板；（2）内装两块以上的裸芯片IC（一般为大规模集成电路）；（3）组装在同一个封装内。

5、也就是说，MCM是一种在高密度多层布线基板上组装有2块以上裸芯片IC（一般为LSI）以及其它微型元器件，并封装在同一外壳内的高密度微电子组件。2.优点——MCM技术有以下主要优点。1）使电路组装更加高密度化，进一步实现整机的小型化和轻量化。与同样功能的SMT组装电路相比，通常MCM的重量可减轻80%~90%，其尺寸减小70~80%。在军事应用领域，MCM的小型化和轻量化效果更为明显，采用MCM技术可使导弹体积缩小90%以上，重量可减轻80%以上。卫星微波通信系统中采用MCM技术制作的T/R组件，其体积仅为原来的1/10~1/20。2)进一步提高性能，实现高速化。与通常SMT组

6、装电路相比，MCM的信号传输速度一般可提高4~6倍。NEC公司在1979~1989年期间研究MCM在大型计算机中的应用，从采用一般的厚膜多层布线到使用高级的多芯片组件—混合多芯片组件，其系统的运算速度提高了37倍，达220亿次/秒。采用MCM技术，有效的减小了高速VLSI之间的互连距离、互连电容、电阻和电感，从而使信号传输延迟大大减少。3)提高可靠性。统计表明，电子整机的失效大约90%是由封装和互连引起的。MCM与SMT组装电路相比，其单位面积内的焊点减少了95%以上，单位面积内的I/O数减少84%以上，单位面积的接口减少75%以上，且大大改善了散热，降低了结温，使热应力和过

7、载应力大大降低，从而提高可靠性可达5倍以上。4)易于实现多功能。MCM可将模拟电路、数字电路、光电器件、微波器件、传感器以及其片式元器件等多种功能的元器件组装在一起，通过高密度互连构成具有多种功能微电子部件、子系统或系统。HughesReserchlaboratory采用三维多芯片组件技术开发的计算机系统就是MCM实现系统级组件的典型实例。3.类型和特点——通常可按MCM所用高密度多层布线基板的结构和工艺，将MCM分为以下几个类型。1)叠层型MCM（MCM-L，其中L为“叠层”的英文词“Laminate