1. 微組裝技術(shù)概況

在提出微組裝這一名詞的初期，特指表面貼裝技術(shù)發(fā)展到高一級(jí)的特定階段，即指引腳中必間距小于化３ｍｍ間隙的元器件表面貼裝技術(shù),，隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,，現(xiàn)在也泛指電路引線間距微小,、或所生成的模塊,、組件、系統(tǒng)微小的各種形式封裝,、組裝技術(shù),。也有說法；微組裝技術(shù)是微電路組裝技術(shù)的簡(jiǎn)稱,，即組裝人員利用組裝設(shè)備,、工具，采用微型焊接,、互連和封裝等工藝技術(shù)將各種微型元器件,、集成電路芯片、微小結(jié)構(gòu)件等裝配在多層互連基板上,，最終使之成為高可靠,、高密度、二維結(jié)構(gòu)的微電子產(chǎn)品（模塊／組件／部件／子系統(tǒng)／系統(tǒng)）的過程,、方法與技術(shù),。

微組裝技術(shù)主要應(yīng)用對(duì)象為：微型元器件、微細(xì)間距,、微小結(jié)構(gòu),、微連接。

微組裝技術(shù)主要應(yīng)用場(chǎng)合為：器件級(jí)封裝,、電路模塊級(jí)組裝,、微組件或微系統(tǒng)級(jí)組裝,。

微組裝技術(shù)主要內(nèi)容有：１）芯片焊接技術(shù)（導(dǎo)電膠粘接,、共晶焊接、倒裝焊法等）,；

                                     ２）化片互連技術(shù)（引線鍵合,、載帶自動(dòng)鍵合,、微凸點(diǎn)連接等）：

                                     ３）器件三維組裝技術(shù)（圓片級(jí)二維組裝、芯片級(jí)二維組裝,、封裝級(jí)Ｈ維組裝）,；

                                     ４）立體組裝技術(shù)（芯片級(jí)立體組裝、板級(jí)立體組裝）,。

微組裝技術(shù)主要特征：１）在單塊印制板（或基板）上裝配多個(gè)元器件（包含有外封裝和無外封裝）Ｗ及其它微小零件形成電路模塊（或組件,、微系統(tǒng)、子系統(tǒng)）,；

２）這種電路模塊或組件具有專用的功能和性能,；

３）獨(dú)立的電路模塊或組件一般無外封裝，也可Ｗ有外封裝（當(dāng)基板上裝有未封裝元器件時(shí),，或特殊需要時(shí)）,；

４）多塊獨(dú)立的電路模塊或組件可通過母板、垂直互連等技術(shù)組裝成立體組件——維立體組裝技術(shù),；

５）多塊獨(dú)立的電路模塊或組件可Ｗ通過母板,、接插互連或線纜互連技術(shù)形成更髙級(jí)別的系統(tǒng)——整機(jī)互聯(lián)技術(shù)；           ６）采巧元器件引腳間距小于化３ｍｍ間隙的表面組裝技術(shù),；

７）采用微連接,、微封裝方式組裝微小型組件／系統(tǒng)；

８）組裝設(shè)計(jì)需要多學(xué)科優(yōu)化和考慮微尺寸效應(yīng),。

微組裝技術(shù)發(fā)展方向,、趨勢(shì)：1）電子組裝技術(shù)繼續(xù)從單芯片向多總片發(fā)展，出現(xiàn)了多化片模塊（ＭＣＭ）,、多芯片封裝（ＭＣ巧,、系統(tǒng)級(jí)封裝（ＳＩ巧及芯片疊層等；

2）從二維向三維方向發(fā)展,，不僅出現(xiàn)了３Ｄ－ＭＣＭ（ＭＣＭ模塊堆疊）,，也出現(xiàn)了３Ｄ－ＳＩＰ等封裝形式；           3）元器件朝超小型方向發(fā)展,，出現(xiàn)了０２０１,、０１００５等更小的片式元件以及與芯片尺寸大小相同的超小型封裝形式——圓晶級(jí)封裝技術(shù)（ＷＬＰ）；

4）低溫共燒陶瓷（ＬＴＣＣ）多層基板技術(shù)：ＬＴＣＣ可以制成內(nèi)埋多個(gè)無源元件（如電阻,、電容等）的三維電路基板,，在其表面貼裝１Ｃ和無源器件，制成無源／有源集成的功能模塊,，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了微型化,；

5）組裝技術(shù)與封裝技術(shù)的融合：ＳＯＰ技術(shù)在系統(tǒng)／子系統(tǒng)級(jí)組裝中大量采用多芯片組件等新技術(shù)，把包含微電子、光電子,、數(shù)字,、模擬、射頻和微機(jī)電系統(tǒng)集成封裝為單一的組件系統(tǒng),；

6）ＭＥＭＳ（微電子機(jī)械系統(tǒng)）微組裝：涉及許多微加工技術(shù),，包括顯微刻蝕、激光微鉆孔,、干膜及液態(tài)粘接工藝,、微型焊接、微成型,、混合微電子工藝及精密微裝配工藝等,；

7）光電互聯(lián)技術(shù)：通過光信號(hào)傳輸，把光源,、互聯(lián)通道,、接受器等組成部分連成一體，彼此間交換信息的一種髙效的光和電混合互聯(lián)技術(shù),。

2. 微組裝工藝流程

Ｔ／Ｒ組件包含的基本功能模塊主要有：電調(diào)衰減器,、低噪聲放大器、Ｔ／Ｒ開關(guān),、固態(tài)功率放大器,、驅(qū)動(dòng)放大器、數(shù)字孩相器,、限幅器,、環(huán)流器、移相器等等,。雖然各基本功能模塊的名字不同,、主要功能不同，但從工藝角度出發(fā),，構(gòu)成各模塊的元器件,、零部件、材料等大同小異,，決定了它們的組裝工藝流程也類似,。

微組裝主要工藝流程如下圖所示，主耍工序有等離子清洗,、芯片導(dǎo)電膠粘接,、芯片共晶焊接、巧片真空燒結(jié),、金絲鍵合,，可根據(jù)各模塊的具體情況作適當(dāng)調(diào)整，其中芯片共晶焊接、金絲鍵合是關(guān)鍵工序,，芯片導(dǎo)電膠粘接是特殊控制過程，且在研究初期均未能得到很好的控制,。

 

3. 等離子清洗技術(shù)介紹

物質(zhì)常見的三種狀態(tài)是固態(tài),、液態(tài)和氣態(tài)，如果給與氣態(tài)物質(zhì)更多的能量,，就會(huì)產(chǎn)生等離子體,，等離子體包括電子、離子,、光子,、自由基和中性粒子。上世紀(jì)60年代,，為了減少濕法清洗的污染及成本,，等離子清洗技術(shù)開始起源。在高分子,、光學(xué),、半導(dǎo)體、測(cè)量等領(lǐng)域,，隨著技術(shù)的快速發(fā)展,，等離子清洗已得到廣泛的應(yīng)用。

與濕法清洗相比,，等離子清洗的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,；

１）清洗過程只需幾分鐘即可完成，清洗時(shí)等離子可滲透到物體細(xì)小的角落并完成清洗任務(wù),，因此清洗效率高,；

２）經(jīng)過等離子清洗后被清洗器件己經(jīng)很干燥，無需再進(jìn)行干燥處理,。

３）清洗時(shí)產(chǎn)生的氣體及汽化的污垢被排出,，在器件上無殘留物；

４）可清洗不同的基材,，使用材料范圍廣,；

５）節(jié)省廢物處理費(fèi)用。

4. 等離子清洗原理介紹

等離子清洗設(shè)各的工作原理是在真空狀態(tài)下,，利用微波能量供給裝置產(chǎn)生的高壓交變電場(chǎng)將工藝腔室內(nèi)的氧,、氣、氨等工藝氣體震蕩形成具有高能量和高反應(yīng)活性的等離子體,，活性等離子體與微顆粒污染物或有機(jī)污染物發(fā)生物理轟擊或化學(xué)反應(yīng),，使被清洗表面物質(zhì)變成粒子和揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)，然后隨工作氣流經(jīng)過抽真空排出，從而達(dá)到清潔,、活化表面的目的,。

等離子清洗主要是依靠等離子體中活性粒子的＂活化作用＂達(dá)到去除物體表面污漬的目的，根據(jù)清洗機(jī)理不同可分為物理清洗和化學(xué)清洗,。等離子清洗機(jī)采用的是2.45Ghz微波等離子源,，其主要應(yīng)用清洗機(jī)理就是化學(xué)清洗。

以化學(xué)清洗為主的微波等離子清洗有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①無害處理過程,，低偏置電壓,；

②快速反應(yīng)，*電子密度,；

③無電極的等離子發(fā)生方式,，零維護(hù)；

④無UV紫外光線產(chǎn)生,。 

 

5. 等離子清洗工藝研究

在微組裝中,，等離子清洗是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到所組裝功能模塊的質(zhì)量,，等離子清洗工藝在微組裝工藝中主要應(yīng)用在以下兩個(gè)方面,。

①點(diǎn)導(dǎo)電膠前：基板上的污染物會(huì)導(dǎo)致基板浸潤(rùn)性差，點(diǎn)膠后不利于膠液平鋪,，膠液呈圓球狀,。使用等離子清洗可以使基板表面浸潤(rùn)性大大提高，有利于導(dǎo)電膠平鋪及芯片粘貼,，提高芯片粘接強(qiáng)度,。

②引線鍵合前：芯片粘貼到基板上后，經(jīng)過高溫固化,，其上存在的污染物可能包含有微顆粒及氧化物等,，這些污染物使引線與芯片或基板么間枯附性差，造成鍵合強(qiáng)度不夠,。在引線鍵合前進(jìn)行等離子清洗,，會(huì)顯著提高其表面活性，從而提高引線鍵合強(qiáng)度,。

6. 等離子清洗工藝試驗(yàn)

微組裝中等離子清洗對(duì)象主要有芯片鍵合區(qū),、基板語盤、引線框架,、陶瓷基片等,。本試驗(yàn)選用基板進(jìn)行清洗，基板焊盤表面誕銀,、已氧化,，采用微波等離子清洗機(jī)對(duì)基板進(jìn)斤清洗試驗(yàn),，選用氮?dú)浠旌蠚怏w作為清洗工藝氣體，在清洗過程中氫等離子體能夠有效地去除基板焊盤上的氧化物,。通過試驗(yàn),，有效地控制清洗時(shí)的壓力、功率,、時(shí)間及氣體流量等工藝參數(shù),，能夠獲得良好的清洗效果。

7. 等離子清洗機(jī)清洗效果

通過以上參數(shù)設(shè)置對(duì)試驗(yàn)基板（焊盤錐銀,、已氧化）進(jìn)行清洗，可以看到氧化銀被充分還原,，獲得了良好的清洗效果,。下圖是試驗(yàn)基板清洗前、清洗后的圖片,。

 

等離子清洗就是為了改善表面的浸潤(rùn)特性,，判定等離子清洗的效果就是判定表面的浸潤(rùn)特性是否改善以及改善的程度。浸潤(rùn)表面是親水的,，其潤(rùn)濕角小于９０°,；不浸潤(rùn)表面是憎水的，其潤(rùn)濕角大于90°,。大多數(shù)污染物及氧化物是憎水（不浸擱）的,，故可采用放大鏡下觀測(cè)潤(rùn)濕角來衡量基板表面的浸潤(rùn)性。

 

因此,，通過試驗(yàn)比對(duì)觀察,，經(jīng)等離子清洗過的基板，改善了浸潤(rùn)特性,，減小了其澗濕角,。

參考：部分摘錄段佐勇，2014年,，南京理工大學(xué),，光學(xué)工程，優(yōu)秀碩士論文