混合微電路技術(shù)：第七章 組裝工藝

1、第七章 組裝工藝熟悉組裝工藝的步驟；掌握各組裝步驟使用的工藝；7.1 引言組裝材料粘接膠或冶金貼裝互連工藝線焊、倒裝片或帶式自動(dòng)鍵合密封方法縫焊、帶式爐密封或塑封厚膜基片薄膜基片共燒基片清洗用環(huán)氧或合金將基片貼到底座上用環(huán)氧將芯片貼到基片上用環(huán)氧或合金將芯片貼到基片上用環(huán)氧將基片貼到底座上線焊、焊線拉力和清洗真空烘烤蓋板焊縫密封其它篩選要求電測(cè)檢驗(yàn)清洗7.2 芯片和基片的貼裝7.2.1類型和功能貼裝類型：冶金貼裝環(huán)氧貼裝，占90%貼裝材料的功能： 機(jī)械，熱功能和電功能足夠粘接強(qiáng)度，保證電路壽命抗工藝過程、篩選過程中遇到的加速的機(jī)械、熱、化學(xué)作用對(duì)于片電容、電阻，需導(dǎo)電高效導(dǎo)熱媒質(zhì)填充有金屬或?qū)?/p>

2、熱陶瓷的環(huán)氧銀-玻璃粘接貼裝7.2.2 粘接劑貼裝環(huán)氧粘接劑導(dǎo)電(添銀)和非導(dǎo)電的可用一種環(huán)氧膠(如：摻銀環(huán)氧)貼裝全部器件導(dǎo)熱性好防止固化時(shí)的流出固化劑成分，可以沿著陶瓷或鍍金表面爬延漿料式和膜片式單組份、雙組份(已經(jīng)混合好，自己混合)切割成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的膜放在兩個(gè)表面間，保持壓力，加熱固化。聚酰亞胺粘接劑溫度高于200下使用有導(dǎo)電和電絕緣型在250以上熱穩(wěn)定性優(yōu)于環(huán)氧使用中的問題高溫固化，峰值溫度：275固化產(chǎn)生放出溶劑和水，產(chǎn)生陷阱固化時(shí)縮合反應(yīng)需要用極性溶劑溶解環(huán)氧-酸酐聚酰亞胺時(shí)間(H)失重氰酸鹽脂粘接劑氰酸鹽樹脂，熱穩(wěn)定性好，使最后封裝時(shí)溫度提高濕氣放氣極低，而且離子濃度低改性后160

3、固化小于半分鐘已被開發(fā)出來粘接劑特性指標(biāo)1、粘接強(qiáng)度清潔粘接表面7500g的離心力時(shí)，附著力處于臨界狀態(tài)2、電導(dǎo)率選擇貼芯片粘接劑的基本考慮高溫下、高溫老煉后河加功率時(shí)，粘接劑電導(dǎo)率和電參數(shù)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)填充量，在強(qiáng)度和導(dǎo)電性間得到平衡充銀環(huán)氧最好的電阻率10-410-5 cm量級(jí)電阻率穩(wěn)定3、重量損失150 使用最高溫度熱失重分析實(shí)驗(yàn)(TGA)4、粘接劑放氣考慮氣體對(duì)電路電性能的影響水汽作為媒質(zhì)，含有環(huán)氧釋放的氯化物、金屬離子5、腐蝕性鍍鋁的滌綸薄膜6、離子含量重量損失時(shí)間7.2.3冶金貼裝合金共融溫度的預(yù)制片貼裝直接共熔焊法從高溫到低溫操作7.2.4 銀-玻璃粘接劑銀、玻璃、有機(jī)結(jié)合劑和溶劑銀

4、-玻璃燒結(jié)過程的溫度曲線7.3 互連電氣互連線焊熱壓、超聲和熱聲焊，極少微縫焊自動(dòng)設(shè)備7.3.1線焊金線或鋁線熱壓線焊(250 300 )楔形焊，球焊球焊步驟熱壓焊缺點(diǎn)使用高溫脈沖熱壓焊對(duì)焊盤上微量有機(jī)物污染敏感環(huán)氧粘接固化時(shí)，凝聚在焊盤上有機(jī)揮發(fā)物超聲焊超聲能代替熱能微摩擦焊接超聲焊機(jī)的側(cè)面視圖超聲楔形焊焊接順序球焊楔形焊或用毛細(xì)管工具產(chǎn)生的第二焊點(diǎn)(球和楔)用楔/楔工具產(chǎn)生的楔形焊熱聲焊(150 )結(jié)合熱壓焊和超聲焊微縫焊用于大直徑線、帶狀線或焊接如銅這樣的難于鍵合材料梁式引線焊接(成為歷史)獨(dú)特的焊接工藝熱壓球焊固定焊線，微縫焊完成焊接7.3.2自動(dòng)焊接自動(dòng)載帶焊接單個(gè)芯片焊接在單個(gè)封裝

5、里的工藝優(yōu)點(diǎn)：在載帶階段預(yù)測(cè)試和在組裝前老化篩選TAB互聯(lián)圖案的例子內(nèi)引線焊接順序過焊欠焊正常7.3.3倒裝芯片互連表面帶有專門制作的凸點(diǎn)的芯片，面向下互連到基片的對(duì)應(yīng)焊盤上芯片間不需要空間倒裝片與線焊互連和TAB互連的比較用成熟的線焊技術(shù)形成金凸點(diǎn)芯片與基片上涂銦的焊錫焊盤對(duì)準(zhǔn)且匹配，160 銦再流用填充銀的環(huán)氧形成凸點(diǎn)自動(dòng)點(diǎn)涂或絲印在芯片焊點(diǎn)位置上形成凸點(diǎn)低成本，避免使用焊錫和焊劑，不需高溫，氮電阻高下填充膠加固焊接，提供導(dǎo)熱，組織污染進(jìn)入7.4 清洗高的漏電流、電短路和開路、腐蝕、線焊性差、蓋板難密封、金屬遷移、PIND(顆粒碰撞噪音檢測(cè))試驗(yàn)失效兩種方法房子電路被污染防止制造時(shí)污染指套

6、、鑷子、工作帽工作服進(jìn)行清洗A.污物及來源粒子、離子剩余物、無極剩余物、有機(jī)剩余物B.溶劑去離子水，氟利昂TF、氟利昂TF的共沸混合物和異丙醇分為親水溶劑和不親水溶劑浸潤(rùn)現(xiàn)象亦稱潤(rùn)濕現(xiàn)象。在固、液、氣三相交界處,自固-液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣- 液界面之間的夾角稱為接觸角，通常以 表示 由于氯化物沾污引起線焊失效的SEM顯微照片密封時(shí)焊錫/助焊劑沾污引起的混合電路腐蝕C.清洗工藝過程手工清洗用溶劑的自動(dòng)批量清洗傳送帶工藝，圖1等離子清洗，圖2等離子低壓氣體遭受射頻或微波頻率下的高能輸入時(shí)，氣體通過與高能電子的碰撞發(fā)生電離，產(chǎn)生的自由電子、未反應(yīng)的氣體、中性的和離子化的粒子的混合物。非ODS(耗臭

7、氧物質(zhì))清洗二氧化碳噴霧清洗傳送帶式清洗機(jī)7.5 使顆粒不能移動(dòng)的涂覆作用：封凍顆粒，防止脫落，保護(hù)電路巴立寧(Parylene)高純度對(duì)苯二甲基聚合物，氣相沉積巴立寧缺點(diǎn)氣相沉積，滲透和覆蓋用其它方法無法介入的區(qū)域，無選擇性，密封區(qū)和出腳區(qū)也會(huì)涂覆。膠帶+乳膠保護(hù)或者工裝巴立寧涂覆的掩膜工具可用溶劑溶解的涂覆硅酮和乙烯的共聚物可用的商品有限顆粒吸收劑軟的硅酮膠加在蓋板內(nèi)側(cè)中心7.6 真空焙烤和密封真空焙烤去掉吸附的濕氣，揮發(fā)性材料放的氣體密封指小于10-7atm cc/s氦的漏氣率(氣體量/時(shí)間，cc指cubic centimeter)冶金密封、玻璃密封、灌注環(huán)氧密封及無空腔的塑料包封7.6

8、.1冶金密封(1)錫焊在蓋板和封裝的密封區(qū)域之間插入焊錫預(yù)制片，加熱到焊錫的熔點(diǎn)溫度四種焊封工藝：手焊、帶式爐密封、錫縫焊和壓板焊錫焊有兩種類型軟焊料：低熔點(diǎn)合金63%錫+37%鉛，熔點(diǎn)在183 硬焊料：高熔點(diǎn)合金80%金+20%錫，熔點(diǎn)在280 四種焊封工藝手焊軟焊料鉛-錫被烙鐵熔化，使用助焊劑，溫度低帶式爐密封傳送帶工藝，常用硬焊料，預(yù)制片插在密封面間，氮?dú)庵忻芊?，?jīng)濟(jì)錫縫焊硬焊料預(yù)制片，通過電阻加熱焊料，慢壓板焊惰性氣體，壓板加熱蓋板加熱焊料，快，但電路經(jīng)受高溫(180190 )(2)熔焊兩金屬通過外加熱直接熔接在一起電流、激光束聚焦、電子束聚焦或直接加熱縫熔焊廣泛使用平行縫焊密封電子束熔焊合金金屬難熔，封裝尺寸大，不規(guī)則，不能用傳統(tǒng)方法設(shè)備投資高激光熔焊400W高功率含釹YAG激光器設(shè)備投資高凸點(diǎn)熔焊凸點(diǎn)形成高阻接觸點(diǎn)(3)玻璃密封預(yù)制片或漿料，密封陶瓷材料或陶瓷-金屬封裝廣泛用于密封含有單一器件的小的陶瓷封裝熔化玻璃溫度高，高溫使器件、線焊和封裝內(nèi)的環(huán)氧降級(jí)強(qiáng)度低，膨脹系數(shù)與界面不匹配，造成微裂(4)環(huán)氧密封商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用，對(duì)軍用條件是不密封的自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)或預(yù)制片，原材料工藝成本