淺談微電子產品焊接的特點

謝欣桐

成都外國語學校高2014級8班

淺談微電子產品焊接的特點

謝欣桐

成都外國語學校高2014級8班

本文圍繞焊接尺寸較小，焊接密度較高、焊接材料多元化、具有極高的可靠性、焊接過程中存在內在變化差異、焊點間距線距縮小、焊接后清潔環保要求較高、焊接模式創新度高七個方面展開討論，對微電子產品的焊接特點進行分析，并提出了一些作者自己的見解，希望能夠對今后微電子產品的發展提供一些理論建議。

微電子產品 焊接 微焊接

隨著我國科學技術的不斷發展和進步，電子產品也逐漸從以往的電子管、晶體管逐漸過渡成為了大規模集成電力，使電子產品的體積尺寸逐漸縮減，這樣一來，對電子產品中元器件及電路的焊接要求也相應提高了，特別是微電子產品所采用的焊接技術，完全顛覆了以往傳統的焊接學，正在朝著多元化焊接技術方向發展。筆者通過本文對微電子產品的焊接特點進行了闡述。

1 焊接尺寸較小、焊接密度較高

若微電子元器件中的金絲球焊的金絲直徑為25um，焊接成球狀后的直接增加至50至70um，那么倒裝片焊的焊點直徑可達到80um。有研究表明，在一個面積小于2平方厘米的芯片中可以焊接形成1600至2300個輸入輸出引腳數，通過世界上最先進的微細加工機焊接技術，在直徑僅為1毫米的面積范圍內可以焊接形成一萬個微型真空管，這一技術獲得了全球科技領域的關注。

2 焊接材料多元化

為了能夠更好地抵御電磁干擾，并滿足相關環保要求，大部分微電子產品的焊接都是在硅片及陶瓷等復合非金屬材料上進行的。要想在這種材料上實現穩定的焊接性能，必須對焊接過程中的冶金時間、冶金溫度、冶金壓力進行控制，同時要定期清晰焊接部位，提升焊接工藝的可靠性。

3 具有極高的可靠性

電性能是評價電子產品質量以及可靠性的關鍵要素，而電子產品的焊點所發揮的作用主要為實現電連接、熱連接及機械固定。微電子產品的焊接要求與車船橋梁等結構件相比，在震動承載能力、沖擊加載能力以及溫度負荷上的要求相對較高，而在韌性、強度以及硬度等方面的要求則相對較低。由此可以看出，可靠性對于微電子產品的焊點來說具有十分重要的意義。例如一個規模較大的集成電路中至少會包含五百至兩千個焊接點，如果其中某一個焊接點出現了虛焊問題，所造成的后果是不堪設想的。因此對于微電子產品來說，焊點的合格率必須保證為百分百。

4 焊接過程中存在內在變化差異

一般情況下，溶解、擴散以及濕潤等因素在常規焊接工藝中并不會產生較為嚴重的影響，但是它們對于微電子產品中的焊接工藝來說卻具有十分重要的意義，直接影響其可靠性與質量好壞，因此，微電子產品的焊接工藝及焊接設備研究、軟釬焊接頭力學研究、微電子產品的焊接工藝檢測研究在電子科技領域中大受關注。

5 焊點間距線距縮小

電子產品前前后后經歷了幾十年的發展，從最初的電子管，到后來的晶體管，再發展到集成電路，最后才有了現在的超大規模集成電路，而電子產品的焊接方式也逐漸從傳統的純手工電烙鐵單點連線焊接法，發展成為了現在常用的全自動化多點波峰浸焊法以及計算機數控再流爐焊法，此外，電子元器件逐步實現了微型化與集成化的轉型，電子產品的尺寸變得十分微小，其焊點、焊點艱巨以及線路距離都被大程度縮減。例如，在電子管技術時代中，焊點直徑通常在1至2毫米范圍內，焊點間距小于2.5毫米。而在大規模集成電路技術時代中，電路輸入及輸出艱巨分別為2.54毫米與0.5毫米，基板線寬為1毫米，線路間距為2.54毫米，厚度為0.2毫米。

6 焊接后清潔環保要求較高

為了使微電子產品的質量得到進一步提升，在焊接完成后必須對其進行徹底清晰，將焊接部位殘留的焊接劑以及其它雜物進行清掃，若未清洗干凈，則會導致焊接點、電路、引線甚至是引腳等部位產生腐蝕現象，對微電子產品的質量造成了嚴重的威脅。在所有的清洗方式當中，使用頻率最高、工藝最為傳統的清潔方式是以CFC-F113氟利昂清洗方式，但是由于氟利昂對于大氣臭氧層具有極強的破壞作用，隨著近幾年來全球氣候的惡劣變化趨勢家中，世界環境為生組織已經正式宣布不允許使用這種方式進行焊接清潔，因此逐漸被淘汰，并被其它清潔技術所取代，例如免洗型焊接劑焊接膏等。

7 焊接模式創新度高

隨著電子科技的不斷發展，電子元器件以及電子產品也逐漸朝著智能化、微小化等方向進步，焊接技術也由傳統的穿孔焊接法發展成為了現在的表面貼裝法，并帶動了各種高速貼片設備以及再流焊接設備的發展。一般來說，高速貼片設備可以實現0.02毫米的貼片精度，貼片速度可以達到每小時14400只，實現0.1度的旋轉精度，高速貼片機是通過計算機進行控制的，借助伺服電機及光柵尺進行定位，利用精確的印刷模式將各種貼片膠、焊膏、焊料均勻地涂抹在相應區域，隨后再把片狀元器件粘貼在對應的位置，經過一定時間的處理后送至再流焊設備當中等待熔化處理，這種焊接模式具有極高的效率，可以有效實現焊接工藝的全自動監控，同時具有防錯功能，能夠很大程度地確保為電子產品的焊接質量以及可靠性，從而發展成為了目前微電子產品領域中應用范圍最廣的焊接模式。

8 結束語

綜上所述，微電子電路焊接技術以及微焊接技術與傳統的焊接技術存在較大的差異，不僅如此，它在焊接理論、焊接材料、焊接用劑、焊接設備以及焊接方式上都進行了極大的創新，并取得了重大的突破。微電子電路焊接技術以及微焊接技術的發展不僅代表著焊接學科的成就，同時也意味著各種相關學科的同步發展，除此之外，還實現了電子產品在裝連與焊接上的統一，為我國電子科技領域注入了新鮮的活力，使微電子產品朝著更加高質量、高效率、低成本、環保節能的方向不斷發展。

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