电子封装组装技术的交叉与融合.doc

电子封装/组装技术的交叉与融合 在电子制造众多技术环节中，没有其它两种技术比封装与组装技术可比性更多的了。无论技术内涵还是外部特征，这两种分别属于半导体和整机制造行业的技术都是你中有我、我中有你，联系越来越紧密，界限越来越模糊。这既是电子产品微小型化和多功能化的必然结果，也是未来各种技术交叉和融合的发展趋势。 1封装/组装技术对比 1.1封装/组装技术的“同”与“异” 封装与组装虽然属于两个行业，面对的产品和技术要求各不相同，但无论设计思路，还是工艺流程、设备应用都有很多相通的地方，例如： ·封装与组装的基本要求都是实现电路的可靠连接，为电路提供电源配置和信号传递，都要求电源完整连续，信号传输流畅、路径简短，不同的只是连接的层次； ·在结构设计中，都需要考虑机械强度和热量散发问题，不同的只是解决问题的方式方法； ·在实现电路连接前都需要把加工对象（裸芯片和元器件）安全、准确、快速放置到基板预定位置，不同的只是基板精度、定位精度、贴放速度要求的差异（图1）； ·都需要在预定的接点之间实现可靠的电气互连，基本连接方法都是焊接技术，都需要考虑连接点的表面镀层与焊接材料兼容性，不同的只是连接点的大小与间距； ·都需要对加工工艺进行过程监测和最终产品性能测试，实现过程监测和性能测试的方法和仪器也类似，不同的只是检测的内容和要求。 1.2封装/组装技术的贯通 从产业链上说，封装与组装是前一环节（半导体制造）的“尾”与后一环节（整机制造）的“首”。前面已经介绍过“多级封装”的概念，实际上，联系最紧密的就是一级和二级封装，即这里所说的封装与组装。作为半导体产业后道工序的封装，对外提供的封装好的集成电路并不是直接面向应用的终端产品，而是一种构成电子产品的原材料，必须经过组装这个整机制造技术才能最终变成终端应用产品，即完成电子产业链的实体制造过程，实现科技成果到社会财富的转化。在人类日常工作和生活中，使高科技变成成人人用得上、人人用得起、可以提高和改变人类生活的产品。 从技术本质来说，封装与组装都是为了实现电路的电气互联，只不过封装是实现“芯片级”互联，而组装则是“板卡级”互联，二者都是互联过程的“二传手”而已。有关电气互连将在后面章节专门讨论，这里我们从直观看它们的联系，如所示，是目前典型的QFP（图2a）与BGA（图2b）封装组装互连结构示意图。 由图2可见，封装与组装技术目标和本质是一致的，可以说是一种技术在不同领域，不同层次的应用。尤其图1b中，封装与组装连接同样使用焊球连接技术，不同的只是技术尺寸精细度和其它技术细节。 1.3 封装/组装技术的比较 封装与组装技术的主要就是元素和技术环节有许多彼此相通的地方，有些环节实际是完全一致的，只不过不同领域侧重点有差异而已。封装与组装技术比较见表1。 2 封装/组装技术的融合 2.1 封装向组装的渗透与延申 近年在封装行业多芯片模块（MCM）技术和系统级封装（SiP）技术发展很快，特别是芯片堆叠（3D 封装）技术的兴起使半导体技术发展出现新的增长点，3D IC成为目前延续摩尔定律的关键。无论是MCM、SiP，还是3D IC，其技术范畴已经超出传统封装技术，开始向组装技术渗透与延续。一方面采用硅通孔和多层印制电路板实现多芯片之间互连，另一方面采用SMT技术把不容易集成的无源元件组装到封装基板上，在一个封装模块内集成不同工艺和材料的半导体芯片以及无源元件，形成一个功能强大的功能模块或系统级电路模块，如图3所示。 表1 电子封装/组装技术比较 封装 组装 技术目标 集成电路产品封装模块（MCM,SiP等） 印制电路板组件功能电路模块（例如DC/DC,AC/DC模块等） 加工内容与特点 裸芯片 各种电子元器件 外形尺寸、重量、材质及装配性能比较单一 外形尺寸、重量、、材质及装配性能差别很大 装配基板 主要功能 芯片定位与对外连接 元器件定位与互连 基板材料 陶瓷基板、高性能环氧树脂基板、BT树脂基板板等 常规印制电路板 典型工艺 定位放置 装片（粘片）粘片/打线机 贴装（贴片）贴片机 互连方式 打线连接，载带连接，倒装焊球连接 通孔插装，表面贴装 连接技术 引线键合（超声波与热压焊接），软钎焊（再流焊） 软钎焊（手工烙铁焊接，波峰焊，再流焊） 产品检测 中测（探针测试），成测（性能测试） 元器件、印制板检测，组装质量检测（AOI,AXI）,产品功能测试 防护包封 塑料、陶瓷、金属 印制电路板组件防护涂料功能电路模块环氧树脂塑料包封 从另一个角度看，模块化封装就是精细化的组装技术。 2.2 组装向封装的扩展 现代电子产品朝着短、小、轻、薄和高可靠、高速度、高性能和低成本的方向发展。特别是移动和便携式电子产品，以及航天、医疗等领域对产品体积、重量要求越来越苛