简述连接技术在电子封装中的应用(IV)

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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：0601学院：航空制造工程学院所在系：焊接技术与工程学生姓名：任课教师：邢丽2009年12月序言:随着50多年前的三檄管、30多年前的IC等半导体元件的出现，电子工程的历史被它们改写。虽然日新月异的半导体器件(如江崎二极管．场效应晶体管、CMOS、太阳能电池、商迁移率品休管、深亚微米器件等等，具有商性能、多功能和多规格的优点，但足这些半导体元器件的最大的缺点足它们细小柔嫩。为了充分发挥其功能，补强、密封、扩大是很必须的，只有这材才能实现与外电路可靠的电

2、气连接并得到有效的机械、绝缘等方面的保护作用。“封装”的概念正是在此基础上出现的。狭义的封装(packaging，PKG)可以定义为：利用膜技术及微细连接技术，将半导体冗器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接。引出接线端子，并通过可塑件绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。而广义的电子封装工程应该足狭义的封装和实装工程及基板技术的总和。本文主要阐述了电子封装的几种先进连接技术及其应用。正文：1、电子封装的定义：狭义的封装(packaging，PKG)可以定义为：利用膜技术及微细连接技术，将半导体冗

3、器件及其他构成要素在框架或基板上布置、固定及连接。引出接线端子，并通过可塑件绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。而广义的电子封装工程应该足狭义的封装和实装工程及基板技术的总和。2、电子封装的发展现状：据最新的研究表明，封装已经不仅仅是刚刚出现时的那种“土里土气”的半导体工业的附带产业。今天大多数的封装被认为是“被动的”，原因在于封装仅仅从足提供给元器件一个屏蔽之类的，从而阻止氧气和水汽对无器件性能的损害。在二十一世纪封装已经开始由“被动的”提供元器件保护转变为“主动的”提供元器件保护，仅仪就封装产业截止2

4、008年底将出现一个255亿美的产业巾场。封装市场要求的高性能封装将以每年19％的速率增长，我们应该积极的面对这一迅速增长的新兴产业。当今信息时代，随着便携式计算机、移动通信及军事电子技术的迅速发展，对集成电路(IC)的需求量急剧攀升，这就促使微电子封裂技术迎来了“爆炸式”的发展时期。因此有人把封装称为90年代十大重要技术之一。以集成电路为例，随着集成密度的提高，集成晶体管数目不断增加，集成电路的信息处理能力不断增强，集成电路的性能得以提高，体积和重量不断减小，同时成本也大大降低。3、电子封装中的几种先进连接技

5、术：1、激光锡球键合技术集成电路封装中倒扣互连（flipchip）的凸点绝大多数采用蒸镀或者溅射的方法预置钎料合金于焊盘上，然后重熔成凸点。需要掩膜和光刻工艺，成本高，适合于大批量、多凸点、标准化生产，但是仅适合于平面凸点的制作。在BGA封装上有采用钎料印刷和重熔的办法制作凸点的，但不适合在芯片上进行。在MEMS、光电子器件等的封装更需要应性强、面向三维和立体封装、同时适合不同尺寸凸点的凸点制作技术。MEMS和光电子器件对污染十分敏感，要求凸点制作过程应该不加助焊剂、无钎剂钎料重熔。因此传统的钎料球重熔制作凸点

6、已经不能满足MEMS、光电子和三维立体封装的要求。激光锡球键合技术被成功地应用到球栅列阵、芯片级尺寸封装、flipchip、MEMS和立体三维封装中。德国的PacTech封装公司开发了一种基于光电子封装中的光纤激光键合技术的钎料球凸点喷射机（SB2-Jet）。SB2-Jet适合于多种钎料合金，可以实现三维封装，尤其适合于MEMS封装中的敏感薄膜器件和光电子元件等。SB2-Jet能够实现50~150um的钎料凸点成型。喷射球速度为10个/秒。SB2-Jet的另一个优点是具有返修功能，能够实现单个钎料凸点的移除和替

7、换。在金焊盘上实现无钎剂的凸点制作。对于昂贵的高端产品来说可以提高产量和生产能力。哈尔滨工业大学采用无钎料锡球键合技术，实现了一种位传感器的封装，并对这种方法的工艺、键合焊点形态、焊点界面微观组织以及焊点可靠性等方面进行了详尽地研究。该微传感器器件的锡球键合采用Nd：YAG激光器。长波为1064nm。键合过程激光首先对准在待焊焊点的中部，然后激光开始沿焊点扫描，其扫描速度为10mm/s，扫描长度为30um，扫描结束后激光停止运动进行定点加热，加热时间为2um。其中预熔整个过程中都以氮气为保护器。这种方法可是实现

8、直径范围为80~120um的锡球键合，键合时间仅为10ms。2、光纤激光键合技术评价光电子器件的可靠性的一个重要指标是其服役过程中的传输效率，激光二极管和光纤之间的对准和精确连接是提高耦合效率并保证器件成熟效率的前提。对准需要达到微米甚至亚微米级精度，1um的对准偏差就会带来约60%的耦合损耗。光电子器件无法承受整体热冲击，决定了传统的整体加热法已不再适用，而常规的激光熔焊光纤键合法焊