微电子封装与组装中的微连接技术的进展

介绍了微电子封装和组装中的微连接技术.结合微电子封装技术的发展历程,概述了微电子芯片封装中引线键合、栽带自动键合、倒装芯片焊料焊凸键合、倒装芯片微型焊凸键合等焊接技术以及微电子元器件组装中波峰焊和再流焊技术的发展状况.并介绍了无铅焊料的应用情况,对不同体系的微连接用无铅钎料合金的优缺点进行比较.最后对微连接技术在微电子封装与组装以及微连接用焊料进行了展望.     

微电子连接技术的发展

微电子连接技术是微电子封装技术中的重要环节.根据微电子封装技术的发展历程,介绍了芯片封装技术中的引线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术等微电子连接技术以及微电子组装中适合自动化、大批量生产使用的波峰焊和再流焊技术的应用现状,并对其发展趋势进行了分析.同时,通过对不同体系的无铅钎料的特点进行比较,指出Sn-Ag-Cu系列钎料是目前较好的选择.微电子连接技术将向小型化、高性能并满足环保要求的方向发展.     

焊接科学和技术的发展及前景

20092001搅拌摩擦焊技术在核工业中的应用/徐春容…//热加工工艺.-2008,37(13):122~124介绍了搅拌摩擦焊技术在核工业领域中单片式燃料元件制造、核废料铜桶封装及核反应堆维修等方面的应用情况,并进行了展望。图5参1720092002形状记忆合金连接技术的研究进展/汪应玲…//焊接.-2008(9):5~8综述了Ti Ni基、Cu基、Fe基三种形状记忆合金连接技术的最新研究进展。重点阐述了Ti Ni基形状记忆合金与同质及异质材料的熔焊、钎焊、扩散焊过程中存在的问题,讨论了不同合金元素和连接工艺对接头性能的影响。并指出钎焊和扩散焊技术具有明显的优势,是未来形状记忆合金连接技术的发展方向。简单介绍了形状记忆合金连接技术的应用现状,并对SMA连接件在各领域的应用进行了展望。参2320092003微电子封装与组装中的微连接技术的进展/张金勇…//电焊机.-2008,38(9):22~26,49介绍了微电子封装和组装中的微连接技术。结合微电子封装技术的发展历程,概述了微电子芯片封装中引线键合、载带自动键合、倒装芯片焊料焊凸键合、倒装芯片微型焊凸键合等焊接技术以及微电子元器件组装中波峰焊和再流焊技术的发...     

电子元器件微焊技术与设备

随着国民经济和电子信息产业的发展，其焊接件正向特大和特小件以及优质、高效、节能、环保、智能化方向发展。特大件的焊接即指电站、车船、桥梁、机械制造等构件的焊接，而特小件的焊接多在家电、计算机、集成电路板、机电一体化等自动控制中的微电子元器件中应用。为实现计算机主板上万个优质焊点和在极小面积的芯片上完成上千个焊点，靠人工焊是绝对不可能的，必须采用计算机自动控制的元器件贴片机＋自动焊料分配装备＋再流焊机方可实现。SMT焊接技术主要有波峰焊和再流焊两大类。前者是在传统的波峰焊基础上，进行重大革新改进，以…     

微电子封装与组装中的再流焊技术研究进展

先进电子封装器件的出现推动了再流焊方法和设备的研究，简要介绍了集成电路器件封装的发展，并在正在普遍应用的几种再流焊方法进行了介绍和评述。着重阐述了一种极具潜力的再流焊方法－激光再流焊。     

武进泰克无铅波峰焊再流焊系列生产线研制成功

面对世界无铅化浪潮，常州市武进泰克电子有限公司谋划在先，日前已研制成功无铅波峰焊、再流焊系列及物流输送生产线，并得到胜利科技、新科电子等数10家厂商的首肯，日本松下通过了产品鉴定并颁发了认定证书。武进泰克无铅波峰焊的推广应用，极大地提升了该产品的市场竞争能力。     

微电子封装用金锡合金钎料

AuSn20是用于微电子器件封装的一种重要金基钎料,由于加工性能差,AuSn20难于制成箔材。本文介绍了采用新工艺制备的厚度为0.02～0.10mm的AuSn20箔材及焊环、复合盖板等零件,其熔点为280±3℃,接头剪切强度为47.5MPa,热导率为57W/mK,漫流性能优良。该AuSn20钎料可用于互联网系统芯片焊接和电路封装以及高可靠功率微波器件中Si芯片和GaAs芯片焊接和线路的气密封装。     

陶氏推出全新SOLDERON锡-银电镀液

正陶氏化学公司旗下的陶氏电子材料事业群最近宣布推出SOLDERON□BPTS6000锡-银电镀液,应用于无铅焊球凸点电镀领域。该新一代配方的特点是提高了锡银电镀工艺的性能及电镀液的稳定性,而且使用更方便,从而实现了业界最广泛的工艺范围,具有最稳健的工艺灵活性,其持有成本(COO)亦极具竞争力。"随着倒装芯片封装正在成为主流工艺,而且业界的发展方向继续朝着2.5D和3D封装技术前进,在电镀应用领域,针对高性能无铅产品存在着很明显的市场需求,"陶氏电子材料事业群先进封装金属化全球业务总监RobertKavanagh博士说道。"针对当今越来越精细的凸点尺寸,客户需要对其材料进行优化。这种新电镀液在性能上取得了显著的提升,在与陶氏的和其他主要的铜柱电镀产品配合使用时,其电镀速度更快,均匀性更佳,表面形貌更加平滑,而且连接界面更加平整、无孔洞。"     

再流焊炉温曲线优化研究

在再流焊接期间,封装器件及电路板通过升温区、保温区、焊接区和冷却区.由于热膨胀系数的不同,材料界面处产生热应力.减小热应力能提高焊点与封装器件的可靠性.本文对再流焊期间器件温度场进行数值建模及仿真,获得温度分布及热应力分布;进一步地,以器件在再流焊期间最大热应力为优化目标,以各温区炉温及传送带速率为优化变量,以加热因子、最高温度等为约束条件,采用遗传算法寻优使得最大热应力得到减小.研究结果为再流焊工艺设计提供参考和依据.     

适用于先进电子封装的精密焊球制备技术

介绍了集成电路封装技术的演变过程和发展趋势,说明了BGA和CSP两种电子封装技术的特点及其对精密焊球的技术要求,阐述了集成电路封装材料在成分上无铅化的进展.综述了雾化法、机械-重熔法和射流断裂法等精密焊球制备技术的发展概况,展望了精密焊球的市场应用前景.     

EVOLUTION OF MICROSTRUCTURE OF Sn-Ag-Cu LEAD-FREE FLIP CHIP SOLDER JOINTS DURING AGING PROCESS

Flip chip bonding has become a primary technology that has found application in the chip interconnection process in the electronic manufacturing industry in recent years. The solder joints of the flip chip bonding are small and consist of complicated microstructures such as Sn solution, eutectic mixture, and intermetallic compounds （IMCs）, whose mechanical performance is quite different from the original solder bulk. The evolution of microstructure of the flip chip solder joints under thermal aging was analyzed. The results show that with an increase in aging time, coarsening of solder bulk matrix and AuSn4 IMCs occurred within the solder. The IMCs that are formed at the bottom side of the flip chip bond were different from those on the top side during the aging process. （Cu, Ni, Au）0Sn5 were formed at the interfaces of both sides, and large complicated （Au,Ni, Cu）Sn4 IMCs appeared for some time near the bottom interface after aging, but they disappeared again and thus （Cu,Ni, Au ）0Sn5 IMC thickness increased considerably. The influence of reflow times during the flip chip bonding （as-bonded condition） on the characteristics of interfacial IMCs was weakened when subjected to the aging process.     

基于铜铟微纳米层常温超声辅助瞬态固相键合技术

目的 采用针状形貌铜铟微纳米层和超声能量,在常温下实现键合互连,保证互连的可靠性,从而解决传统回流焊工艺因高温引发的高热应力、信号延迟加剧等问题。方法 将镀有铜铟微纳米层的基板表面作为键合偶,对键合接触区域施加超声能量和一定压力,实现2块铜铟基板的瞬态固相键合。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射(XRD)、焊接强度测试仪等分析键合界面处的显微组织、金属间化合物及剪切强度,并对键合界面进行热处理。结果 在超声作用和较小的压力下,铜铟微锥阵列结构相互插入,形成了稳定的物理阻挡结构。键合界面处的薄铟层在超声能量作用下,其原子快速扩散转变为金属间化合物Cu2In。Cu2In是一种优质相,具有良好的塑性,有利于提高互连强度。当键合界面铟层的厚度为250 nm,键合压力为7 MPa,键合时间为1 s时,获得了相对最佳的键合质量,同时键合界面孔洞消失。热处理实验结果表明,这种固相键合技术无需额外进行热处理,就能获得良好的键合强度。结论 铜铟微纳米针锥的特殊形貌及超声波能量的引入,使键合在室温条件下即可瞬间完成,键合质量良好,可以获得较小的键合尺寸。     

先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

Cu-Cu低温键合技术是先进封装的核心技术,相较于目前主流应用的Sn基软钎焊工艺,其互连节距更窄、导电导热能力更强、可靠性更优. 文中对应用于先进封装领域的Cu-Cu低温键合技术进行了综述,首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展与存在问题,进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降低工艺要求方面的优越性,概述了纳米线、纳米多孔骨架、纳米颗粒初步实现可图形化的Cu-Cu低温键合基本原理. 结果表明,基于纳米材料烧结连接的基本原理,继续开发出宽工艺冗余、窄节距图形化、优良互连性能的Cu-Cu低温键合技术是未来先进封装的重要发展方向之一.     

热超声倒装键合环状界面的形成

采用压力约束模式夹持倒装芯片,实现了热超声倒装键合,观察到环状的键合界面微观形貌,脊状撕裂棱以及表皮层碎片.采用有限元方法计算了键合界面应力、应力场的大小和分布在热超声倒装键合过程中的变化,从应力的角度揭示了环状界面的形成机理.研究结果表明,应力分布显示接触面边沿较其它位置更有利于去除表皮层、更有利于原子扩散形成键合强度,是形成环状界面的重要原因;振动的加载过程改变了应力和应力场的分布,使得应力分布进一步集中在振动位移决定的键合界面边沿位置,促进了环状界面的形成.     

Interconnection reliability and interfacial structure between Au alloy bump and Al pad using ultrasonic bonding*

Flip chip technology with Au bumps on a substrace has been widely applied to electronic equipment such as smart phones. The purposes of this study are to examine the effect of Al pad thickness on the bondability of flip chip using ultrasonic bonding and to clarify interfacial structures between Au alloy bumps and Al pads by ultrasonic bonding compared before and after a thermal cycle test. Suitable Al thickness for excellent initial Au/Al bonding without chip cracking are 0.8 μm because a thin Al layer could not reduce stress to a chip under an Al pad during the ultrasonic bonding process. Intermetallic compounds between the Au alloy bump and chip after reflows consisted of five Au-Al layers, and a pure Al layer remained. On the other hand, after the temperature cycle test at 218/423 K, intermetallic compounds between the Au alloy bump and chip were changed into two kinds of Au-Al layers, so a pure Al layer did not exist. In addition, if thick intermetallic compound layers existed around the bonding region, bondability deteriorated easily by thermal stress due to a thermal cycle test, therefore the open failure rate was rising when the Au thickness was 1.2 μm.     

波峰焊工艺参数优化

波峰焊主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。与手工焊接相比较,波峰焊具有生产效率高、焊接质量好、可靠性高等优点。波峰焊接工艺是一个复杂而系统的工程,在实际生产过程中必须严格控制焊剂涂覆量、印制板预热温度、焊接温度和时间、印制板爬坡角度和波峰高度;综合调整其工艺参数,才能获得较好的焊接质量。     

热超声倒装键合工具和芯片振动的频率特征

采用激光多普勒振动测量系统,监测了热超声倒装键合过程工具末端和芯片的振动速度。由工具和芯片的振动速度有效值曲线,发现了“速度分离”现象,即键合启动数毫秒后,芯片的振动速度突然下降而工具的振动速度继续增大;“速度分离”表明金凸点／焊盘界面已初步形成键合强度。研究了工具和芯片振动速度信号的频率特征,发现芯片振动信号的3倍频成分的产生时刻就是“速度分离”发生的时刻,小键合力有利于“速度分离”发生,也就是有利于初始键合强度的形成,提出了以3倍频产生时刻为临界点的变键合力加载思路。     

波峰焊无铅化对策研究

从无铅焊料的易氧化性、腐蚀性、波峰焊温度曲线等方面分析了无铅焊接相对于Sn-Pb焊接的工艺特点,提出了无铅焊接过程中应注意的问题及解决方法,从而实现波峰焊的无铅化。     

化学镀镍在微电子领域的应用及发展前景

介绍了化学镀镍工艺的基本原理、化学镀镍合金层的物理和化学性质及其研发现状。重点阐述了化学镀镍技术在微电子领域的应用，包括UBM制作、印制电路板表面终饰工艺和LCR元件制造，以及在计算机存储领域的应用。指出，减少污染、延长镀液使用寿命、降低成本仍然是化学镀镍面临的一项长期的任务；其在微电子领域中的镍镀层的多功能化、镀层高密度化存储、纳米微粒掺杂新型功能性镀层等更深层次的需求有着广阔的发展前景。     

Test research and mechanism analysis of vacuum fluxless laser soldering for SMD

Fluxless soldering can solve a series of problems caused by sude-effects of flux essentially.Feasibility research on vacuum laser soldering and mecharvism analysis on fluxless action of vacuum were carried out.Fluxlesssoldering succeeded in spreading and wetting on Cu pad laser heating source in vacuum surroundings.What’smore,this fluxless technolgy was applied in surface mounting of chip resistance successfully.