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微電子封裝可以說是一個(gè)緊湊的封裝體，其中主要包括十萬乃至數(shù)百萬個(gè)半導(dǎo)體元件，也就是集成電路芯片，在外界提供電源的基礎(chǔ)之上可實(shí)現(xiàn)與外界的信息交流。單芯片封裝（SCP）設(shè)計(jì)和制造，芯片互連與組裝，封裝總體電性能、力學(xué)性能、熱性能和可靠性設(shè)計(jì)、封裝材料等都是微電子封裝所必須涉及的內(nèi)容。在不斷的發(fā)展過程中微電子連接技術(shù)也在原有基礎(chǔ)上取得較為明顯的進(jìn)步，加工工作也逐漸精細(xì)化。
一、微電子封裝的發(fā)展歷程及其連接技術(shù)的應(yīng)用
1.發(fā)展歷程
在20世紀(jì)80年代以后，以表面安裝類型的四邊引線封裝為主的表面安裝技術(shù)迅速發(fā)展。它改變了傳統(tǒng)的插裝形式，器件通過再流技術(shù)進(jìn)行焊接，由于再流焊接過程中焊錫熔化時(shí)的表面張力產(chǎn)生自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)，降低了對(duì)貼片精度的要求，同時(shí)再流焊接代替了波峰焊，也提高了組裝良品率。此階段的封裝類型如塑料有引線片式裁體（PLCC）、塑料四邊引線扁平封裝（PQFP）、塑料小外形封裝（PSOP）以及無引線四邊扁平封裝等。
2.球柵陣列封裝
20世紀(jì)90年代，隨著集成技術(shù)的進(jìn)步、設(shè)備的改進(jìn)和深亞微米技術(shù)的使用，硅單芯片集成度不斷提高，對(duì)集成電路封裝要求更加嚴(yán)格，I/0引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大。為滿足發(fā)展的需要，在原有封裝品種基礎(chǔ)上，又增添了新的品種——球柵陣列封裝，簡(jiǎn)稱BGA。其采用小的焊球作為元件和基板之間的引線連接。這種BGA突出的優(yōu)點(diǎn)包括：
（1）電性能更好：BGA用焊球代替引線，引出路徑短，減少了引腳寄生效應(yīng)；
（2）封裝密度更高：由于焊球是整個(gè)平面排列，因此對(duì)于同樣面積，引腳數(shù)更高。
�。�3）BGA的節(jié)距與現(xiàn)有的表面安裝工藝和設(shè)備完全相容，安裝更可靠；
（4）由于釬料熔化時(shí)的表面張力具有“自對(duì)準(zhǔn)”效應(yīng)，避免了傳統(tǒng)封裝引線變形的損失，大大提高了組裝成品率；
（5）BGA引腳牢固；
�。�6）焊球引出形式同樣適用于多芯片組件和系統(tǒng)封裝。
3.芯片尺寸封裝
1994年9月，日本三菱電氣公司研究出一種芯片面積/封裝面積=1：1.1的封裝結(jié)構(gòu).其封裝外形尺寸只比裸芯片大一點(diǎn)點(diǎn)。也就是說，單個(gè)IC芯片有多大，封裝尺寸就有多大，從而誕生了一種新的封裝形式，命名為芯片尺寸封裝，簡(jiǎn)稱CSP。
CSP是整機(jī)小型化、便攜化的結(jié)果。它定義為封裝后尺寸不超過原芯片的l-2倍或封裝后面積不超過裸片面積的1.5倍。倒裝焊和引線鍵合技術(shù)都可以用來對(duì)CSP封裝器件進(jìn)行引線。它具有更突出的優(yōu)點(diǎn)：
（1）近似芯片尺寸的超小型封裝；
�。�2）保護(hù)裸芯片；
�。�3）便于焊接、安裝和修整更換。
二、微電子焊接及徽連接技術(shù)
1.微電子焊接研究的重要性
通過對(duì)微電子元器件制造和電子設(shè)備組裝進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的最終質(zhì)量會(huì)受到多種客觀因素的影響，其中影響最為直接的就是連接技術(shù)。在規(guī)模較大的集成電路中最少有幾十個(gè)焊點(diǎn)同時(shí)存在，多達(dá)數(shù)百個(gè)，但巨型計(jì)算機(jī)的印刷線路板上最多可達(dá)到上萬個(gè)焊點(diǎn)。
這些焊點(diǎn)如果有一個(gè)存在時(shí)效現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)元器件或者整機(jī)出現(xiàn)停止工作的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)我們可以發(fā)現(xiàn)，焊點(diǎn)失效在電子元器件或電子整機(jī)的所有故障原因中所占比例高達(dá)60%，這可在一定程度上說明焊接技術(shù)在電子工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中作為最薄弱的環(huán)節(jié)存在。
2.芯片焊接技術(shù)
（1）引線鍵合技術(shù)
芯片I/o焊盤和對(duì)應(yīng)的封裝體上的焊盤用細(xì)金屬絲一一連接起來就是引線鍵合技術(shù)的實(shí)質(zhì)與目標(biāo)，注意在實(shí)際連接過程中一次只能連接一根。采用超聲波焊將一根細(xì)引線分別鍵合到IC鍵合區(qū)和對(duì)應(yīng)的封裝或基板鍵合區(qū)上是實(shí)際進(jìn)行引線鍵合工作的主要內(nèi)容，注意其直徑一般為25納米。靈活性較強(qiáng)是這種工藝的明顯特征與優(yōu)勢(shì)，在利用上述技術(shù)進(jìn)行工作時(shí)還需要得到熱壓、熱超聲和超聲方法的支撐。
用高壓電火花使金屬絲端部形成球形是在實(shí)際進(jìn)行熱壓鍵合和熱超聲鍵合時(shí)首先需要滿足的條件，這也是其還稱之為球楔鍵合的主要原因。在實(shí)際進(jìn)行加熱加超聲波時(shí)主要針對(duì)金屬絲以及焊接點(diǎn)進(jìn)行，接觸面會(huì)在這一過程中呈現(xiàn)出一種塑性變形的現(xiàn)象，這不僅會(huì)對(duì)界面的氧化膜造成破壞，同時(shí)也是導(dǎo)致其出現(xiàn)活性化現(xiàn)象的主要原因。
�。�2）載帶自動(dòng)鍵合技術(shù)
載帶自動(dòng)焊（TAB）是一種將IC安裝和互連到柔性金屬化聚合物載帶上的IC組裝技術(shù)。載帶內(nèi)引線鍵合到IC上，外引線鍵合到常規(guī)封裝或PWB上，整個(gè)過程均自動(dòng)完成。為適應(yīng)超窄引線間距、多引腳和薄外形封裝要求.載帶自動(dòng)鍵合（TAB）技術(shù)應(yīng)用越來越普遍。雖然載帶價(jià)格較貴，但引線間距最小可達(dá)到150納米，而且TAB技術(shù)比較成熟，自動(dòng)化程度相對(duì)較高，是一種高生產(chǎn)效率的內(nèi)引線鍵合技術(shù)。
（3）倒裝芯片鍵合技術(shù)
倒裝芯片鍵合技術(shù)是目前半導(dǎo)體封裝的主流技術(shù)，是將芯片的有源區(qū)面對(duì)基板鍵合。在芯片和基板上分別制備了焊盤，然后面對(duì)面鍵合.鍵合材料司‘以是金屬引線或載帶，也可以是合金釬料或有機(jī)導(dǎo)電聚合物制作的凸焊點(diǎn)。倒裝芯片鍵合引線，焊凸點(diǎn)直接與印刷線路板或其它基板焊接，引線電感小，信號(hào)問竄擾小.信號(hào)傳輸延時(shí)短，電性能好，是互連巾延時(shí)最短、寄生效應(yīng)最小的一種互連方法。
3.再流焊
所謂的再流焊就是通過加熱使預(yù)置的釬料膏或釬料凸點(diǎn)重新熔化即再次流動(dòng)，潤(rùn)濕金屬焊盤表面形成牢固連接的過程。常用的再流焊熱源有紅外輻射、熱風(fēng)、熱板傳導(dǎo)和激光等。
再流焊溫度曲線的建立是再流焊技術(shù)中一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按照焊接過程各區(qū)段的作用，一般將其分為預(yù)熱區(qū)、保溫區(qū)、再流區(qū)和冷卻區(qū)等4段。預(yù)熱過程的目的是為了用一個(gè)可控制的速度來提高溫度，以減少元件和板的任何熱損壞。
目前再流焊工藝中比較成熟的是熱風(fēng)再流焊和紅外再流焊。隨著免清洗和無鉛焊接的要求。出現(xiàn)了氮?dú)夂附蛹夹g(shù)。適應(yīng)無鉛焊接的耐高溫再流焊成為該技術(shù)重要的發(fā)展方向。
結(jié)語(yǔ)：
在微電子封裝技術(shù)方面經(jīng)歷了雙列直插、四方扁平等階段。目前球柵陣列封裝已經(jīng)成為主流產(chǎn)品，現(xiàn)在芯片尺寸封裝和多芯片組件也在蓬勃發(fā)展。今后微電子封裝將繼續(xù)向高性能、高可靠性、多功能、小型化、薄型化、便攜式及低成本方向發(fā)展，相關(guān)的連接技術(shù)也必須符合這種發(fā)展趨勢(shì)。在所使用的封裝材料方面有金屬、陶瓷、塑料，而低成本的塑料是應(yīng)用的主要方向。
參考文獻(xiàn)：
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[2]高仕驥.對(duì)微電子的封裝以及連接技術(shù)的研究分析[J].金山，2012（6）.
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