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基于無(wú)鉛化微電子互連技術(shù)的研究論文
傳統(tǒng)的髙鉛材料在微電子的封裝領(lǐng)域應(yīng)比較廣泛，這些材料能夠適應(yīng)比較嚴(yán)酷的環(huán)境餓使微電子元件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的連接，是一些大型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、航空航天等關(guān)鍵電子設(shè)備的封裝材料。隨著電子封裝技術(shù)的怏速發(fā)展，全面禁止含鉛材料的應(yīng)用將會(huì)是未來(lái)微電子未來(lái)發(fā)展的必然。
因此加強(qiáng)對(duì)無(wú)鉛材料和互聯(lián)技術(shù)的研究對(duì)于微電子的發(fā)展具有重要的意義。
在電子元件的互聯(lián)技術(shù)中常常需要應(yīng)用到焊接材料，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)中常常釆用含有髙鉛的材料，但是隨著電子產(chǎn)品的環(huán)保發(fā)展的要求，無(wú)鉛焊接材料得到了人們的重視。鉛對(duì)人類(lèi)的健康和環(huán)境具有比較嚴(yán)重的破壞作用，因此在電子產(chǎn)品嚴(yán)格的禁止和限制鉛的使用得到了研究人員和消費(fèi)者的重視，國(guó)夕卜有效比較有名的電子公司已經(jīng)提出了關(guān)于無(wú)鉛元件封裝的標(biāo)準(zhǔn)。
—、無(wú)銀互聯(lián)技術(shù)的工藝的要求分析
為了適應(yīng)微電子無(wú)鉛化互聯(lián)技術(shù)的要求，無(wú)鉛材料提出了具體的技術(shù)要求。無(wú)鉛化材料的融化溫度應(yīng)當(dāng)和傳統(tǒng)的高^(guò)材料范圍基本相近，這樣才能保證使用的要求。
某些研究人員發(fā)現(xiàn)為了能夠?qū)崿F(xiàn)二次回流焊的要求，無(wú)鉛材料的固相線應(yīng)當(dāng)髙于260X：，業(yè)相線應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0CTC，其熔化溫度范圍應(yīng)當(dāng)盡可能的小[1]。在無(wú)鉛互聯(lián)技術(shù)的實(shí)際的應(yīng)用中，其工作的溫度不能夠超過(guò)40tTC，防止對(duì)微電子聚合物材料的電路板和芯片產(chǎn)生危害。高分子聚合物電路板在400X：以上的高溫時(shí)容易發(fā)生玻璃態(tài)的變化，而且還容易在冷卻的過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響元件的可靠性。
無(wú)鉛互聯(lián)技術(shù)的接頭溫度相對(duì)比較高，在操作的生活容易發(fā)生螺變和高溫疲勞效應(yīng)而發(fā)生失效。在微電子芯片的一級(jí)封裝是，接頭不僅要滿足一定的強(qiáng)度要求，同時(shí)還具有比較高的物理性能，例如比較髙的抗熱疲勞、抗觸變以及比較低的剪切模量，以保證髙溫?zé)o鉛材料在操作的過(guò)程中能夠和元件做組成的系統(tǒng)在比較高的溫度下具有良好的穩(wěn)定性。
無(wú)鉛材料在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)具有比較好的工藝性能，例如液態(tài)材料具有焊點(diǎn)成形比較好、流動(dòng)性好，能夠和常用的銅等基板之間保持良好的潤(rùn)濕[2]。同時(shí)還具有和基板材料接近的熱膨脹系數(shù)，在研究中發(fā)現(xiàn)微電子元件和基本材料之間往往由于熱膨脹系數(shù)的不同，導(dǎo)致在操作的過(guò)程中由于熱脹冷縮而產(chǎn)生熱應(yīng)力，影響了微電子元件的功能。
無(wú)鉛材料應(yīng)當(dāng)具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，一般的無(wú)鉛材料所承受的電流和溫度比較高。同時(shí)還具有比較好的延展性等物理性能，能夠被加工成粉末、焊帶、焊絲等多種形態(tài)來(lái)滿足自動(dòng)焊接的要求。無(wú)鉛材料還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步的提高其無(wú)毒性，對(duì)環(huán)境具有友好特點(diǎn)。而且在操作工藝上比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
二、無(wú)鉛化微電子的S聯(lián)技術(shù)研究
隨著微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，已經(jīng)成為了我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要產(chǎn)業(yè)。微電子封裝技術(shù)逐漸成為了其發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)，互聯(lián)技術(shù)作為電子封裝技術(shù)中的重要內(nèi)容，在芯片的裝接過(guò)程中都需要應(yīng)用到互聯(lián)技術(shù)。隨著電子產(chǎn)品逐漸的向微小化、低能耗化、輕薄化的方向發(fā)展，對(duì)于封裝技術(shù)也提出了更髙的要求。
這些要澩推動(dòng)了微電子互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，使互聯(lián)技術(shù)的等級(jí)得到了快速的發(fā)展，由原來(lái)的四級(jí)發(fā)展到了六級(jí)互聯(lián)。在一些比較復(fù)雜的電子系統(tǒng)中常常要用到六級(jí)互聯(lián)的方式，實(shí)現(xiàn)各個(gè)連接器的連接[3]�；ヂ�(lián)技術(shù)將會(huì)上元件的連接方式發(fā)生巨大的變化，在進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮到多種技術(shù)的影響，例如連續(xù)互聯(lián)技術(shù)、連接器技術(shù)、光電子互聯(lián)等，實(shí)現(xiàn)封裝的可靠性和穩(wěn)定性。
引線鍵合互聯(lián)方法是元件和載體之間常見(jiàn)的連接方法，在焊接方式使常常釆用超聲鍵合焊、金絲球焊和熱壓焊等方式，在熱壓焊的過(guò)程中，由于受熱而使410I科故博莧芯片形成特殊的氧化物，焊絲和焊區(qū)也形成氧化層，影響了焊接的可靠性，所以這種焊接方法逐漸的遭到了淘汰。超聲鍵合的焊接方法能夠有效的去除焊接表面上的氧化膜，而且不需要加熱，對(duì)芯片的影響比較小，因此焊接的質(zhì)量比較高[4]。熱聲鍵合能夠在比較低的溫度下工作，具有不容易氧化、而且對(duì)接觸面要求不高等優(yōu)點(diǎn)，在集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
倒裝芯片技術(shù)是明確微電子封裝中的主流技術(shù)，主要是將芯片倒置之后直接安裝在基片上，無(wú)鉛輝接材料是芯片和基片上的焊K。倒裝芯片互聯(lián)技術(shù)能夠把芯片的任何部位作為焊區(qū)，所以對(duì)芯片的利用率比較髙。同時(shí)也去掉了鍵合封裝的操作，有效的提高了組裝的密度。。
在倒裝芯片技術(shù)中對(duì)于焊區(qū)的選擇非常的重要，一些研究人員通過(guò)利用超聲波倒裝芯片鍵合機(jī)利用圖像設(shè)別等技術(shù)對(duì)芯片的焊接位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接區(qū)的精確控制，使芯片和基板能夠達(dá)到高精度的鍵合定位。
載帶自動(dòng)焊接技術(shù)是一種在芯片引腳框架上的互聯(lián)技術(shù)，它需要在高聚物上提前做好元件的引腳導(dǎo)體圖樣，然后將有凸點(diǎn)的晶片按照其鍵合的要求放在什么，通過(guò)熱電極的作用實(shí)現(xiàn)所有引線的鍵合，最終達(dá)到芯片和基板互聯(lián)的效果[5]。載帶自動(dòng)焊接技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中具有成本比較低、引線短，而且基板上的斷面形狀比較低，具有良好的電氣性能，因此得到了比較廣泛的應(yīng)用。載帶自動(dòng)焊接技術(shù)是一種發(fā)展比較成熟的互聯(lián)技術(shù)，其生產(chǎn)效率比較髙，而且自動(dòng)化的程度也比較高。
三、結(jié)束語(yǔ)
微電子封裝技術(shù)經(jīng)過(guò)了多個(gè)發(fā)展階段，互聯(lián)技術(shù)作為其中重要的一種技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著微電子集成度的不斷提髙，微電子元件越來(lái)越小，安裝的密度也越來(lái)越大，對(duì)互聯(lián)技術(shù)提出了更高的要求。同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和人們的環(huán)保意識(shí)的提高，無(wú)鉛釬焊材料將成為互聯(lián)技術(shù)中的主流材料，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)鉛化互聯(lián)技術(shù)的進(jìn)一步研究，提髙互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用效率。
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