第七章 微互联技术

1、微互联技术与封装：
微电子封装技术一直追随着IC的发展而前进，一代IC，就有相关一代微电子封装相配合。毫无疑问，微电子封装技术的发展必然对微互联技术提出更高的要求。

2、钎焊材料及其浸润性：钎焊可定义为“需要连接的母材金属不熔化，在其间隙中充填熔点比母材的低、且呈熔化状态的金属或合金，经冷却固化而实现母材间的连接”
a.各种钎焊材料及其浸润性：
■各种钎焊（软钎焊及硬钎焊）材料及其熔点温度范围：焊料熔点高于450℃，这种焊料称为硬钎料（brazing filler metal），采用硬钎料的钎焊为硬钎焊（brazing），焊料熔点低于450℃，采用这种焊料的称为软钎焊（soldering）；
■Sn-Pb系焊料的特性：由锡铅构成的Sn-Pb系焊料因Sn-Pb配比不同，特性会有很大变化，其中Pb的熔点为327℃，Sn的熔点为232℃，在63Sn/37Pb的共晶焊料成份时熔点最低为183℃；
b.焊料浸润性的定义及评价方法：
■焊料浸润性的定义：焊料浸润性的好坏，可根据焊料附着于导体膜或金属表面时所形成接触角的大小来判断，焊料与膜层间的接触角越小，焊料的浸润性越好；
■焊料浸润性的评价方法：
展宽法—ASTM-B-545、JIS-Z-3197（焊料球法、焊料丸法、焊料浆料法）
浸渍法—MIL-STD-883、JIS-C-5033
接触角法—Radio Corp. of America
沉球法—ASTM-B-545
表面张力法—MIL-STD-883B

3、插入实装及表面贴装技术（微钎焊技术）
a.流焊技术（插入实装/单面、双面混载实装技术）：涂布焊剂—预加热—喷流焊—冷却
■单面插入式实装的工艺过程：
印制板供给—轴向阵脚元件插入—径向针脚元件插入—喷流焊工艺钎焊实装—印制板收纳；
■单面混载实装的工艺流程：
印制板供给—涂布胶粘剂—标准片式元件安装—异形片式元件安装—UV硬化—印制板收纳—印制板供给（反转180度）—轴向阵脚元件插入—径向针脚元件插入—喷流焊工艺钎焊实装—印制板收纳；
■双面混载实装的工艺过程：
印刷焊料浆料—安装SMD—回流焊表面贴装—反转—涂布粘结剂—安装SMD—粘接剂硬化—反转—THD插入—喷流焊钎焊实装；
b.整体回流焊技术（双面表面贴装技术）：回流焊可定义为通过包镀、成形、印刷、浸渍等方法，预先将适量的焊料置于需要钎焊的部位（预敷焊料），再用红外、热风及激光等不同热源加热该部位，使焊料熔化进行钎焊的方法。
■预敷焊料的常见方法及工艺：
焊料法（焊膏法）—印刷、涂覆、转印、浸渍等工艺；
包镀法—电镀、化学镀、焊料熔融等工艺；
成形法—条带成形、薄片成形、个别成形、连续成形、一次成形等工艺；
■SMD双面整体回流焊的工艺过程：
印刷焊料浆料—涂布粘结剂—安装SMD—整体回流焊—反转180度—印刷焊料浆料—安装SMD—整体回流焊；
■各种回流焊技术的分类：
整体回流焊技术：红外线回流焊（远近红外方式）、热风回流焊（空气炉还原气氛炉）、气相回流焊VPS、电阻法（电热板和加热板方式）；
局部回流焊技术：非接触式—红外激光法（CO2激光、YAG激光）、通常光源法（氙灯、氙卤族灯）、超声波法，接触式（加热器加热法）—瞬时加热法（脉冲加热、并行谐振腔法）、常时加热法（热泵法）
c.封装裂纹问题及曼哈顿现象（墓碑现象）：
d.焊剂应用及清洗技术：
■钎焊焊剂应具备的条件主要有：
具有足够的化学活性（以便去除母材及焊料表面的氧化膜）；
对于母材具有良好的浸润性和流动性；
良好的热稳定性；
具有一定的电化学活性；
焊剂残渣容易去除；
对于人体及器具无害；
■适用于SMT的钎焊方法及采用焊剂的情况：
清洗型：松香系焊剂、水溶性焊剂；
免清洗型：焊剂（低残渣、无残渣）、无焊剂（保护性气氛、真空）
■钎焊后处理工程的分类：
清洗：松香系焊剂—CFC113（回收，再利用）、替代CFC113（HCFC、酒精）、水清洗（碱皂化、松节油），水溶性焊剂—水清洗；
免清洗：焊剂—RMA、低残渣焊剂、无残渣焊剂，无焊剂—保护性气氛（N2、H2）、真空；

4、表面贴装技术（微钎焊技术）的发展方向：
a.窄节距QFP及TCP实装技术的发展方向
b.面阵列CSP/BGA实装技术；
c.无铅焊料及相关技术：
■各种无铅焊料：实用化的有Sn-Ag、Sn-Ag-Cu及Sn-Ag-Cu中添加Bi；
■无铅焊膏（焊料浆料）的开发动向；
■电子器件的表面处理与无铅焊料的相容性：
片式元件电极的表面处理；
半导体封装端子的表面处理；
印制线路板导体焊盘的表面处理；

5、裸芯片微组装技术：
a.各种裸芯片微组装技术及其特征
■芯片载体法；
■带载芯片法（TAB：Tape Automated Bonding 带载自动键合法）
■引线连接法；
■倒装片法（ILB：Inner Lead Bonding 内引线键合）；
■梁式引线法；
b.MCM中裸芯片微组装的成品率及电气性能检测：
■MCM封装成品率及返修、更换问题；
■针对MCM的电气功能检测技术；
c.引线连接（WB）技术：
■热压键合（Thermocompression bonding TCB） ；
■超声键合法（Ultrasonic bonding USB）；
■热超声键合法（Thermosonic bonding TSB）；
■键合性能及评价方法：SEM扫描电子显微镜 scanning  electro  microscope；
d.带载自动键合（TAB）技术：
■绝缘载带形成工程；
■芯片凸点形成工程；
■内侧引线键合（ILB）工程；
■外侧引线键合（OLB）工程；

6、倒装焊微互联（FCB）技术：
a.倒装焊微微互联技术的必要性；
b.金凸点和焊料凸点的形成—硅圆片电镀凸点技术：
■各种代表性的凸点形成方法：引线键合法（WB）形成钉头凸点、电镀法、化学镀法、转写法；
■金凸点：工艺流程如下：溅射镀膜—光刻—电镀—去除光刻胶—蚀刻复合金属膜—退火；
■焊料凸点：与金凸点类似，但为了抑制Sn的扩散，需要采用更有效的阻挡层；
c.各种倒装互联技术：
■实现倒装微互联的各种方式：可控塌陷芯片连接法（C4法）、各项异性导电胶（膜）法（ACF和ACP、钉头凸点法（SBB）和机械接触互连法
■芯片下填充技术（underfill）；
d.倒装焊的主要类型：C4和DCA；
■可控塌陷（或坍塌）芯片互连C4(controlled collapse chip connection)、芯片焊料凸点的制作、基板焊盘的金属化及芯片互连；
■DCA直接芯片连接，Direct Chip Attach；

7、压接倒装互联技术：
a.各种压接倒装互联技术：
■导电性粘结剂连接方式（西铁城、松下电器产业）；
■各向异性导电膜（浆料）连接方式；
■利用表面电镀Au的树脂微球进行连接的方式（精工-Epson 、夏普、三菱等）;
■Au凸点连接方式（松下电器产业）；
■In合金微承插口连接方式（东芝）；
■ASMAT,VIS连接方式（日东电工、住友金属）；
b.钉头凸点互联（SBB stud bump bonding）技术，它具有以下优点：
■便于微互联端子节距的微细化；
■易于LSI芯片的更换和返修；
■能承受基板弯曲产生的应力及热应力等；
■良好的整体性保证高可靠性；
■无铅化；
c.多层基板上形成凸点的倒装压接技术（B2it+FCA）
■多层基板上形成凸点的倒装片压接技术的特征；
■印刷法、电镀法形成凸点及B2it+FCA工艺；
■压接互连（conduct）电阻与B2it+FCA工艺条件的关系；
■B2it+FCA的互连可靠性试验结果；
■凸点压接互连电阻对电气信号传输波形的影响；
d.微互联电阻的测量方法（四端子测量法）。