简析电子产品的微组装技术

张露阳（西华大学,四川郫县610039）

简析电子产品的微组装技术

张露阳
（西华大学,四川郫县610039）

微组装技术是现代化电子工艺重要的技术之一，实现了从传统手工操作到现代自动化操作的过渡，具备小型化、轻型化、高性能等特点，在电子产品生产中起着关键作用。本文主要论述了微组装技术的定义、发展现状和微组装技术的发展趋势。

微组装技术；集成电路；系统级封装

1　微组装技术介绍

微电路组装技术简称微组装技术，其基本原理是利用微型焊接技术和封装工艺，将各种贴片元件集成在多层高密度的电路板上，形成一个可靠性高、处理速度快、密度大、立体结构的综合型器件。微组装技术的出现，降低了电子产品生产成本，稳定了电路系统性能，提高了电路处理能力，缩小了物理空间，使电子产品具备了小型化、便携化和美观化的特点，更符合现代人们的应用习惯。

2　微组装技术的发展现状

微组装技术发展很快，以计算机为例，上个世纪四五十年代的计算机基本组成是电子管，发展到现在的大规模和超大规模集成电路，使计算机发展为运算速度更快，处理精度更高，逻辑性更强的超级计算机。目前，微组装技术组装的产品主要有四个结构：

2.1系统级封装

现代实现电子整机系统功能的方法主要是采用微封装技术，一般分为两种途径：一种是系统级封装（SIP）,即利用封装实现整机系统功能；另一种是系统级芯片（SOC），即在某个孤立的芯片上实现电子整机系统的功能。这两种工艺技术在应用上和技术上是互补的关系，各有各的优势，各有各的应用领域。

要想节省研发费用，就需要将数字、射频(RF)及模拟功能集成到单一硅片上，但这难度很大。对于由多功能元件组成的复杂系统而言，选择系统及芯片封装需要花费的成本很大。系统级封装是在一个模块内镶嵌一个完整的系统，组成一个功能性的器件，执行一些标准元器件的功能。系统级封装可以通过不同方式整合，比系统级芯片具有更大的优势，其可以将各类器件、集成芯片、布线和介质层都封装在一个系统内，将原来的三层封装结构整合成一层封装结构。其具有设计灵活、封装体积小、组装效率高等特点，大大缩短了连线距离，极大地提高了封装效率和封装密度。系统级封装技术主要用于应用处理器、系统闪存的封装，也可用于手机、数码相机等电子产品，将来还会向更多领域拓展。

2.2多芯片组件

多芯片组件是将元器件和多个集成电路芯片紧密组装在多层电路板上，各个电路板相互连接，然后组装到统一外壳内，形成一个完整的、可靠的专用电子产品，是一种典型的集成结构。因其体积小、可靠性高、集成密度小等特点而被广泛应用于军事领域。目前，根据电路板的制造方法和类型，多芯片组件分为叠层基片多芯片组件(MCM-L)、陶瓷基片多芯片组件(MCM-C)、介质基片多芯片组件(MCM-D)三种基本类型。

2.3堆叠三维封装

堆叠三维封装主要强调多个芯片的堆叠，堆叠在芯片的正方向上。一般情况下是把两个及两个以上芯片在单个封装中进行堆叠，也可把多个芯片封装进行堆叠。这种封装具有较强的灵活性，能够集成兼容其他一些无法兼容技术，从而大大提高器件的功能性，扩展应用领域。这种封装技术组装效率高达200%以上。多个芯片堆叠技术使存储容量倍增，业界称之为叠层式3D封装。堆叠技术把芯片直接互连，缩短了连线距离，减小了信号传输所受的干扰，且传输速度也明显增加。这种技术还有功耗低、速度快的特点，大大减小了电子产品的尺寸和重量。正是由于堆叠三维封装技术的这些优势，其在市场上有着无法比拟的广阔发展空间。

2.4圆片级封装

圆片级封装技术有两种，一种是焊点制作技术，利用Au、In、AuSn等材料在焊盘上制出凸点，工艺有电镀PbSn和电镀Au法、模板焊膏印刷法等。另一种是引出端再分布技术，是用来把芯片周围方形的焊盘转换为芯片表面圆形的铜焊盘，用以实现贴片技术的工艺要求和焊盘的制作。这种封装技术是近年来发展较为迅速的一种先进封装技术。

3　微组装技术的发展趋势

3.1LTCC多层基板技术

LTCC多层基板技术是利用低温烧制陶瓷粉制成密度相当且厚度精确的生瓷带，然后用特殊工艺在生瓷带上打孔、注浆、印刷等制出系统所需要的电路图形。再把电路所需的电阻、滤波器、低容值电容等小组件埋入陶瓷电路板中，用铜、金、银等金属作为内外电极，在高温下烧结成互相绝缘的三维空间高密度电路。其也可制成三维电路基板，把贴片元件和无源器件贴装在上面，制成一个电路模块。这种技术更加缩小了器件的体积，减轻了重量，优化了电子产品。

3.2无铅化发展

Sn/Pb合金材料是造成环境污染的一种金属材料。在电子产品发展过程中，寻求电子产品无铅化也是一项重要发展趋势。

据报道称，全世界无铅焊料有100多个种类。但是，真正从质量、污染系数、成本、工艺、可靠性方面全部达标的没有几种。为了满足工艺需求，市场上多以Sn为主，添加其他符合性能的金属成分，主要材料分为四类：Sn-CuSn-0.7Cu、Sn-Zn/Sn-9Zn、Sn-Ag/Sn-3.5Ag、Sn-Bi/Sn-58Bi。这些材料表面张力大、质量难以控制、润湿性差、返修率高、工艺窗口小、成本高，远不如传统的锡铅焊料有应用优势。虽然无铅焊料在可靠性方面还不达标，但是无铅焊料还正在不断发展和改善，这项技术的应用普及还需要一段长期的发展过程。

3.3微组装用无源元件

电子产品无源元件在电子产品中的应用率逐渐提高。例如，在移动终端产品中无源元件占有50%-100%的成分。无源元件多以电容器和电阻器为主，在一部普通手机电路板中，无源元件要占用50%的面积。因此，无源元件和集成电路半导体产品在微组装技术中占有一定的核心地位。无源元件因其具有高精度、片式化、微型化、复合化和多功能化等特点，广泛应用于电子产品中。因此，无源元件的发展趋势定会随着整机系统的发展越来越快。

4　结论

微组装技术是电子产品发展过程中的一项重要工艺，从技术上讲，它的发展使微电子产品得以实现，是一项技术性的革新。这项技术日趋成熟，使整机性能得到提高，使电子产品的迅速更新换代。

[1]范迎新,颜秀文.浅谈微组装设备的标准化问题[J].电子工业专用设备,2013(07).

[2]王贵平.微组装关键工艺设备技术平台研究[J].电子工业专用设备,2014(01).

[3]茹莉,刘莉.微波微组装工艺在宽带被动接收组合研制中的应用[J].制导与引信,2011(04).