电子装联工艺技术的发展及未来.doc

现代电子装联工艺技术的发展及未来走向 ______________________________________________________________________________ 摘 要：现代芯片封装技术发展日新月异，它快速地推动了作为电子装联的主流SMT迈入了后SMT（post-SMT）时代。超高性能、超微型化、超薄型化的产品设计技术的异军突起，使得传统的SMT流程和概念愈来愈显得无能为力了。本文针对这种咄咄逼人的发展形势，较全面地描述了现代电子装联技术的发展态势和目前已达到的技术水平，分析了促使其技术发展的驱动力。评述了未来的发展走向。 ? 1 电子装联目前的发展水平 传统采用基板和电子元器件分别制作，再利用SMT技术将其组装在一起的安装方式(图1)，在实现更高性能，微型化、薄型化等方面，显得有些无能为力。电子安装正从SMT向后SMT（post-SMT）转变(图2)； 电子设备追求高性能、高功能，向轻薄短小方向发展永无止境，超小型便携电子设备的需求急速增加。急需要采用元器件复合化和三维封装的形式，如图3所示。 通讯终端产品是加速开发3D封装及组装的主动力，例如手机已从低端（通话和收发短消息）向高端（可拍照、电视、广播、MP3、彩屏、和弦振声、蓝牙和游戏等）发展，要求体积小、重量轻、功能多。专家预测：2008年以后手机用存储器将超过PC用存储器。芯片堆叠封装（SDP），多芯片封装（MCP）和堆叠芯片尺寸封装（SCSP）等，将大量应用，装联工艺必须加快自身的技术进步，以适用其发展(图4～5)； 为适应微型元器件组装定位的要求，新的精准定位工艺方法不断推出，例如日本松下公司针对0201的安装推出的“APC(Advanced Process Control)”系统，可以有效地减少工序中由于焊盘位置偏差和焊膏印刷位置偏差而引起的再流焊接的不良，如图7-8所示。 作为继SMT技术之后（post-SMT）的下一代安装技术，将促使电子元器件、封装、安装等产业发生重大变革。驱使原来由芯片 → 封装 → 安装 → 再到整机的由前决定后的垂直生产链体系，转变为前后彼此制约的平行生产链体系，工艺技术路线也必将作出重大调整，以适应生产链的变革； PCB基板加工和安装相结合的技术是未来瞩目的重大发展方向。 ? 2.高密度组装中的“微焊接”技术加速发展 高密度电子产品组装中的微焊接技术，是随着高密度面阵列封装器件(如CSP、FCOB等)在工业中的大量应用而出现的。其特点是： · 芯片级封装具有封装密度高，例如：在一片5 mm×5 mm的面积上集成了5 000个以上的接点数； · 焊点大小愈来愈微细化，例如：间距为0.4 mm的CSP其焊球的直径将小于0.15 mm。在SMT组装各工序焊接缺陷大幅上升，如图9所示。 像上述这样的凸形接合部的出现，加速了“微焊接”技术的快速发展。 顾名思义“微焊接”技术就意味着接合部(焊点)的微细化，密间距的焊点数急剧增加，接合的可靠性要求更高。归纳起来，“微焊接”技术正面临着下述两个基本课题： “微焊接”工艺，由于人手不可能直接接近，基本上属于一种“无检查工艺”。为了实现上述要求的无检查工艺的目的，必须要建立确保焊点接触可靠性的保证系统(对制造系统的要求)。 由于焊点的微细化，焊接接合部自身的接续可靠性必须要确保。为此，要求有最完全的接合，焊点内任何空洞、异物等都会成为影响接续可靠性的因素(对接合部构造的要求)。 基于上述分析，为了实现上述的要求，故必须导入“微焊接工艺设计”的思维方法。 所谓“微焊接工艺设计”，就是用计算机模拟焊接接合部的可靠性设计，从而获得实际生产线的可靠性管理措施和控制项目；对生产线可能发生的不良现象进行预测，从而求得预防不良现象发生的手段，这就是进行“工艺设计”的目的。 通过“工艺设计”，就预先构筑了实际的生产线和生产管理系统。这样，就可以获得高的生产效率和焊接质量。对焊接接合部的可靠性管理也就变得容易和可能了。 ? 3 电子装联技术发展的驱动力 元器件复合化和半导体封装的三维化和微小型化(图10、图11)，驱动了板级系统安装设计的高密度化，从而牵动了电子装联工艺必须跟随其跨入微组装和微焊接技术的新阶段，甚至一个新时代。 12─15所示。从而驱使了板级组装加速向3D化发展 ⑶ 将无源元件及IC等全部埋置在基板内部的终极三维封装，不仅能使电子设备性能和功能提高，利于轻薄短小化，而且由于焊接连接部位减少，有利于提高可靠性和有效降低安装成本，如图16所示。 ⑸ 为了提高板级组装密度，在PCB中埋入R、C、L将进入实用，如图17所示。 ⑹ 互连柔性PCB将普遍替代线缆，而进入普及阶段，如图18所示。