簡析電子產品的微組裝技術

張露陽（西華大學,四川郫縣610039）

簡析電子產品的微組裝技術

張露陽
（西華大學,四川郫縣610039）

微組裝技術是現代化電子工藝重要的技術之一，實現了從傳統手工操作到現代自動化操作的過渡，具備小型化、輕型化、高性能等特點，在電子產品生產中起著關鍵作用。本文主要論述了微組裝技術的定義、發展現狀和微組裝技術的發展趨勢。

微組裝技術；集成電路；系統級封裝

1　微組裝技術介紹

微電路組裝技術簡稱微組裝技術，其基本原理是利用微型焊接技術和封裝工藝，將各種貼片元件集成在多層高密度的電路板上，形成一個可靠性高、處理速度快、密度大、立體結構的綜合型器件。微組裝技術的出現，降低了電子產品生產成本，穩定了電路系統性能，提高了電路處理能力，縮小了物理空間，使電子產品具備了小型化、便攜化和美觀化的特點，更符合現代人們的應用習慣。

2　微組裝技術的發展現狀

微組裝技術發展很快，以計算機為例，上個世紀四五十年代的計算機基本組成是電子管，發展到現在的大規模和超大規模集成電路，使計算機發展為運算速度更快，處理精度更高，邏輯性更強的超級計算機。目前，微組裝技術組裝的產品主要有四個結構：

2.1系統級封裝

現代實現電子整機系統功能的方法主要是采用微封裝技術，一般分為兩種途徑：一種是系統級封裝（SIP）,即利用封裝實現整機系統功能；另一種是系統級芯片（SOC），即在某個孤立的芯片上實現電子整機系統的功能。這兩種工藝技術在應用上和技術上是互補的關系，各有各的優勢，各有各的應用領域。

要想節省研發費用，就需要將數字、射頻(RF)及模擬功能集成到單一硅片上，但這難度很大。對于由多功能元件組成的復雜系統而言，選擇系統及芯片封裝需要花費的成本很大。系統級封裝是在一個模塊內鑲嵌一個完整的系統，組成一個功能性的器件，執行一些標準元器件的功能。系統級封裝可以通過不同方式整合，比系統級芯片具有更大的優勢，其可以將各類器件、集成芯片、布線和介質層都封裝在一個系統內，將原來的三層封裝結構整合成一層封裝結構。其具有設計靈活、封裝體積小、組裝效率高等特點，大大縮短了連線距離，極大地提高了封裝效率和封裝密度。系統級封裝技術主要用于應用處理器、系統閃存的封裝，也可用于手機、數碼相機等電子產品，將來還會向更多領域拓展。

2.2多芯片組件

多芯片組件是將元器件和多個集成電路芯片緊密組裝在多層電路板上，各個電路板相互連接，然后組裝到統一外殼內，形成一個完整的、可靠的專用電子產品，是一種典型的集成結構。因其體積小、可靠性高、集成密度小等特點而被廣泛應用于軍事領域。目前，根據電路板的制造方法和類型，多芯片組件分為疊層基片多芯片組件(MCM-L)、陶瓷基片多芯片組件(MCM-C)、介質基片多芯片組件(MCM-D)三種基本類型。

2.3堆疊三維封裝

堆疊三維封裝主要強調多個芯片的堆疊，堆疊在芯片的正方向上。一般情況下是把兩個及兩個以上芯片在單個封裝中進行堆疊，也可把多個芯片封裝進行堆疊。這種封裝具有較強的靈活性，能夠集成兼容其他一些無法兼容技術，從而大大提高器件的功能性，擴展應用領域。這種封裝技術組裝效率高達200%以上。多個芯片堆疊技術使存儲容量倍增，業界稱之為疊層式3D封裝。堆疊技術把芯片直接互連，縮短了連線距離，減小了信號傳輸所受的干擾，且傳輸速度也明顯增加。這種技術還有功耗低、速度快的特點，大大減小了電子產品的尺寸和重量。正是由于堆疊三維封裝技術的這些優勢，其在市場上有著無法比擬的廣闊發展空間。

2.4圓片級封裝

圓片級封裝技術有兩種，一種是焊點制作技術，利用Au、In、AuSn等材料在焊盤上制出凸點，工藝有電鍍PbSn和電鍍Au法、模板焊膏印刷法等。另一種是引出端再分布技術，是用來把芯片周圍方形的焊盤轉換為芯片表面圓形的銅焊盤，用以實現貼片技術的工藝要求和焊盤的制作。這種封裝技術是近年來發展較為迅速的一種先進封裝技術。

3　微組裝技術的發展趨勢

3.1LTCC多層基板技術

LTCC多層基板技術是利用低溫燒制陶瓷粉制成密度相當且厚度精確的生瓷帶，然后用特殊工藝在生瓷帶上打孔、注漿、印刷等制出系統所需要的電路圖形。再把電路所需的電阻、濾波器、低容值電容等小組件埋入陶瓷電路板中，用銅、金、銀等金屬作為內外電極，在高溫下燒結成互相絕緣的三維空間高密度電路。其也可制成三維電路基板，把貼片元件和無源器件貼裝在上面，制成一個電路模塊。這種技術更加縮小了器件的體積，減輕了重量，優化了電子產品。

3.2無鉛化發展

Sn/Pb合金材料是造成環境污染的一種金屬材料。在電子產品發展過程中，尋求電子產品無鉛化也是一項重要發展趨勢。

據報道稱，全世界無鉛焊料有100多個種類。但是，真正從質量、污染系數、成本、工藝、可靠性方面全部達標的沒有幾種。為了滿足工藝需求，市場上多以Sn為主，添加其他符合性能的金屬成分，主要材料分為四類：Sn-CuSn-0.7Cu、Sn-Zn/Sn-9Zn、Sn-Ag/Sn-3.5Ag、Sn-Bi/Sn-58Bi。這些材料表面張力大、質量難以控制、潤濕性差、返修率高、工藝窗口小、成本高，遠不如傳統的錫鉛焊料有應用優勢。雖然無鉛焊料在可靠性方面還不達標，但是無鉛焊料還正在不斷發展和改善，這項技術的應用普及還需要一段長期的發展過程。

3.3微組裝用無源元件

電子產品無源元件在電子產品中的應用率逐漸提高。例如，在移動終端產品中無源元件占有50%-100%的成分。無源元件多以電容器和電阻器為主，在一部普通手機電路板中，無源元件要占用50%的面積。因此，無源元件和集成電路半導體產品在微組裝技術中占有一定的核心地位。無源元件因其具有高精度、片式化、微型化、復合化和多功能化等特點，廣泛應用于電子產品中。因此，無源元件的發展趨勢定會隨著整機系統的發展越來越快。

4　結論

微組裝技術是電子產品發展過程中的一項重要工藝，從技術上講，它的發展使微電子產品得以實現，是一項技術性的革新。這項技術日趨成熟，使整機性能得到提高，使電子產品的迅速更新換代。

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