简述连接技术在电子封装中的应用(I)

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1、先进材料连接技术课程作业简述连接技术在电子封装中的应用学号：060142学院：航空制造工程学院所在系：焊接系学生姓名：任课教师：邢丽2009年12月10简述连接技术在电子封装中的应用刘冬保（南昌航空大学焊接技术与工程专业060142班江西南昌330063）0前言随着信息时代的到来，电子工业得到了迅猛发展，计算机、移动电话等产品的迅速普及，使得电子产业成为最引人注目和最具发展潜力的产业之一，电子产业的发展也带动了与之密切相关的电子封装业的发展，其重要性越来越突出【1】。微电子技术是近5O年来发展最快的技术。自1958年世界上第一块集成电路诞生至今，仅仅40多年的时间，微电子

2、技术的核心及代表——集成电路(IC)芯片的集成度已提高了8到9个数量级；而其特征尺寸则缩小了140倍【2】。但是，芯片并不是一个独立的个体，要充分发挥IC芯片的功能，就必须对它进行封装【3】。从整个封装结构讲，电子封装包括一级封装、二级封装和三级封装【4】。芯片在基板上固定并与基板上布线的连接为一级封装；基板布线与管脚或引线的键合为二级封装；封装各组件相对位置的固定、密封以及与外部环境的隔离等为三级封装。微电子封装是将数十万乃至数百万个半导体元件(即集成电路芯片)组装成一个紧凑的封装体，由外界提供电源，并与外界进行信息交流。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装(SCP)

3、设计和制造，多芯片封装(MCM)设计和制造，芯片后封装工艺，各种封装基板设计和制造，芯片互连与组装，封装总体电性能、力学性能、热性能和可靠性设计、封装材料等多项内容。微电子封装不但直接影响着集成电路本身的电性能、力学性能、光性能和热性能，影响其可靠性和成本，还在很大程度上决定着电子整机系统的小型化、多功能化、可靠性和成本，微电子封装越来越受到人们的重视。从8O年代中后期开始．电子产品正朝着便携式川、型化、网络化和多媒体化方向发展，这种市场需求对电路组装技术提出了相应的要求：(1)单位体积信息的提高(高密度化)；(2)单位时间处理速度的提高(高速化)【5】。1微电子封装和组

4、装中微连接的特点微电子工业中的封装和组装技术包括芯片的封装和其他微电子元器件的组装。在集成电路中少则有几十个焊点、多则有上千个焊点，甚至上万个焊点。这些焊点具有电气连接作用和机械固定作用，但有时一个焊点失效就有可能导致整个元器件或者整机停止工作，其影响效果非常显著。据文献【6】报导，在电子器件或电子整机的所有故障原因中，约70％以上为焊点失效所造成。因此，随着集成电路的大规模发展，对焊点的可靠性的提出更高要求，微电子产品焊接技术也引起了人们的极大重视，目前已开展系统的研究。人们习惯地将从事微电子生产工艺的科技工作称之为微电子焊接，而在焊接领域被称为微连接。图l是一个集成电

5、路中可能的互连焊点的示意图【7】。10在微电子工业生产中，由于微电子器件连接尺寸非常微小，已达微米级甚至纳米级。与常规焊接方法相比，微电子连接的特点如下【8】：(1)连接材料的尺寸变得极其微小，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为决定连接质量和可焊性的关键因素。如溶解、扩散、表面张力、应变量等。(2)微电子材料在形态上一般为薄膜、厚膜、箔等，且多为附着在基板材料上的金属复合层。由于微电子材料结构、性能的特殊性，需要采用特殊的连接方法，且不能对器件的功能产生任何影响。(3)由于连接接头的界面在役过程中所受到的力、热等作用会随时间而发生变化，将影响连接的力学、

6、电气性能及可靠性。因此要求连接精度很高，键合时间很短，对加热、加压等能量的控制要求非常精确。2微电子接研究的重要性在微电子元器件制造和电子设备组装中，焊接(或称连接)技术是决定产品最终质量的关键一环。在一个大规模集成电路中，少则有几十个焊点．多则达到几百个焊点，而在巨型计算机的印刷线路板上焊点数目达到上万。这些焊点中只要有一个焊点失效就有可能导致整个元器件或整机停止工作。有统计数字表明【9】，所有故障原因中．60％以上为焊点失效所造成的。可见焊接(连接)技术是电子工业生产技术中较为薄弱的环节。2.1电子封装技术的发展电子封装技术的发展是伴随着器件的发展而发展起来的，一代器

7、件需要一代封装，它的发展史应当是器件性能不断提高、系统不断小型化的历史，以集成电路所需的微电子封装为例，其大致可分为以下几个发展阶段：第一个阶段为80年代之前的通孔安装(THD)时代，通孔安装时代以TO型封装和双列直插封装为代表，Ic的功能数不高，引脚数较小(小于64)，板的装配密度的增加并不重要，封装可由工人用手插入PCB板的通孔中，引线节距固定，引线数的增加将意味着封装尺寸的增大，封装的最大安装密度是10脚／cm，随着新的封装形式的不断涌现，这类封装将加速萎缩，预计其市场份额将从2000年的15％降到2005年的7％。第二