低放模块的微组装工艺研究
微组装工艺
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微组装的主要工作内容
微组装的主要工作内容1.引言微组装是一种先进的技术，可以将微小尺寸的元件组装成复杂的微系统。
本文将介绍微组装的主要工作内容，包括工作原理、关键技术以及应用领域。
2.工作原理微组装的工作原理是将微小元件按照设计要求组合在一起，形成功能完整的微系统。
主要包含以下几个步骤：2.1材料准备首先需要准备适合微组装的材料，常用的材料包括晶片、微机械元件、光学元件等。
这些材料通常具有微米级甚至纳米级尺寸，要求在组装过程中具有良好的可控性和可靠性。
2.2组件定位组件定位是微组装中的关键步骤，通过精确的定位技术将不同元件放置在指定位置。
常用的定位技术包括光学定位、机械臂定位和电磁定位等，以确保组件的精确定位和对齐。
2.3组装连接组装连接是将不同组件连接在一起，形成功能完整的微系统。
常见的组装连接方式包括焊接、粘接和激光焊接等。
这些连接方式需要具有高精度和高可靠性，以保证微系统的工作性能和稳定性。
2.4封装保护封装保护是微组装的最后一步，目的是保护组装好的微系统免受外界环境影响。
常用的封装保护方式包括薄膜封装、气体封装和真空封装等。
这些封装方式要求具有良好的密封性和稳定性，以确保微系统的长期可靠性。
3.关键技术微组装涉及到多个关键技术，以下是其中几个重要的技术：3.1微定位技术微定位技术是微组装中的核心技术之一，用于实现微小组件的精确定位和对齐。
常见的微定位技术包括光学定位、机械臂定位和电磁定位等。
这些技术要求高精度、低误差，以确保微组装的成功进行。
3.2微连接技术微连接技术是将不同微组件连接在一起的重要技术，常见的微连接方式包括焊接、粘接和激光焊接等。
这些连接方式要求高精度、高可靠性，以确保微系统的良好工作。
3.3微封装技术微封装技术是保护微组装好的微系统免受外界环境影响的关键技术，常见的微封装方式包括薄膜封装、气体封装和真空封装等。
这些封装方式要求具有良好的密封性和稳定性，以提高微系统的可靠性。
4.应用领域微组装技术在多个领域得到广泛应用，以下是其中几个典型的应用领域：4.1生物医学领域微组装技术可以应用于微管道、微阀门和微探测器的组装，用于生物医学领域的细胞培养、药物筛选和疾病诊断等。
微组装工艺
微组装工艺1 1.1 概述集成电路产业设计、制造、封装逐渐成为衡量一个国家综合国力的重要指标之一。
先进封装技术的发展使得日本在电子系统、特别是日用家电消费品的小型化方面一度走在了世界之前。
据估计我国集成电路的年消费将达到932亿美圆约占世界市场的20其中的30将用于电子封装则年产值将达几千亿人民币。
现在每年全国大约需要180亿片集成电路但我们自己制造特别是封装的不到20。
一、微电子封装微电子封装——A Bridge from IC to System 狭义芯片级 IC Packaging 广义芯片级系统级——电子封装工程电子封装工程将基板、芯片封装体和分立器件等要素按电子整机要求进行连接和装配实现一定电气.物理性能转变为具有整机或系统形式的整机装置或设备。
二、芯片级封装涉及的技术领域芯片封装技术涉及物理、化学、化工、材料、机械、电气与自动化等学科。
所涉及材料包括金属、陶瓷、玻璃和高分子材料等。
芯片封装技术整合了电子产品的电气特性、热特性、可靠性、材料与工艺应用和成本价格等因素是以获得综合性能最优化为目的的工程技术。
1.2 微电子封装技术 1.2.1 概念一、微电子封装技术的定义利用薄膜技术及微细连接技术将半导体元器件及其它构成要素在框架和基板上布置、固定及连接引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定构成整体结构的工艺。
二、封装的作用紧固的引脚系统将脆弱的芯片表面器件连线与外部世界连接起来物理性保护、支撑保护芯片需要外壳底座防止芯片破碎或受外界损伤环境性保护外壳密封防止芯片污染免受化学品、潮气等的影响散热封装体的各种材料本身可带走一部分热量 1.2.2 微电子封装技术的分级微电子封装可以分为几个层次零级封装、一级封装、二级封装和三级封装。
一、零级封装芯片互连级-CLP 按芯片连接方法不同又分为 1、芯片粘接IC芯片固定安装在基板上。
一般有以下几种方法 1 Au-Si合金共熔法 370?Au与Si有共熔点可在多个IC芯片装好后在氮气保护下烧结也可用超声熔焊法逐个熔焊。
微组装关键工艺技术研究
摘要微组装工艺技术是一个电子行业公司必须具备的工艺技术。
本课题从公司实际需求出发，进行毫米波产品生产中急需的微组装关键工艺技术的开发，微组装关键工艺技术主要是粘接/烧结工艺技术和微型焊接工艺技术，它是微组装工艺技术中的重要和基础技术。
本论文在查阅大量相关技术资料和结合相关工作经验的情况下，首先从技术角度研究和探讨了粘接/烧结工艺技术和微型焊接工艺技术的原理，关键因素，失效模式，不良现象及其解决方法，检验技术要求及方法等。
粘接/烧结工艺技术是指将去除工艺线后的电路基板、陶瓷基板，通过导电胶粘接或者通过合金焊料烧结在器件的金属腔体上，从而实现对基板的物理支撑和散热。
基板粘接/烧结工艺的重点是超声波清洗工艺和焊料烧结/导电胶固化工艺。
微型焊接工艺技术包括芯片的粘接/共晶工艺技术，金丝楔/球键合工艺技术。
芯片的粘接/共晶工艺技术是指半导体芯片与载体（封装壳体或基片）形成牢固的、传导性或绝缘性连接的方法。
焊接层除了为器件提供机械连接和电连接外，还须为器件提供良好的散热通道。
金丝楔/球键合工艺技术是指使用金属丝（金线等），利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。
金丝键合按照键合方式和焊点的不同分为球键合和楔键合。
本论文结合多次功能性实验的结果和经验，设计了工艺流程，对具体工艺细则和操作步骤，设备参数设置等进行了开发，开发完毕后再通过实验对开发的工艺进行了验证，实验证明工艺流程合理，工艺方法可靠，工艺参数有效。
本课题全面完成了微组装关键工艺技术的开发要求，项目组所制定的“毫米波微组装工艺细则”、“微组装关键工艺技术研制”、“毫米波T/R组件生产工艺流程卡片”已通过公司鉴定并归档，本人拟制的“毫米波批生产工艺能力建设方案”已经通过专家评审，并在《硅谷》国家级科技类学术期刊发表“浅谈混合微波集成电路的制作”技术论文一篇。
本课题不但填补了公司在微组装技术方面的空白，解决了公司毫米波产品T/R组件生产问题。
微组装技术简述及工艺流程及设备课件
精度控制问题
精度控制问题
微组装技术要求零件的精度非常高，如何确保每个组件的精确位置和尺寸是微组装过程中的一大挑战 。
解决方案
采用高精度的设备和工艺，如激光加工、纳米压印等，同时加强质量检测，对不合格的零件进行修复 或替换。
生产效率问题
生产效率问题
微组装技术的复杂性和高精度要求使 得生产效率相对较低。
ERA
定义及特点
微组装技术定义 高密度组装 高可靠性 高灵活性
微组装技术是一种将微电子器件（如芯片、MEMS等）通过物 理、化学或电学方法组装到基板上，形成复杂电路和系统的技
术。
微组装技术可以实现高密度组装，将多个微电子器件组装到有 限的基板面积内，提高了电路和系统的集成度。
由于微组装技术采用可靠的物理、化学或电学方法进行连接和 固定，因此可以保证组装后的电路和系统具有高可靠性。
05
案例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
案例一：某公司微组装生产线
总结词
高效、自动化、定制化
主要设备
自动拾取机、微型焊接机、芯片贴装机、烘箱、 显微镜等。
详细描述
该公司的微组装生产线采用了先进的自动化设备 和精细的工艺流程，实现了高效的生产。同时， 公司根据客户需求进行定制化生产，满足客户多 样化的需求。
技术参数
引线键合机的主要技术参数包括 金属线的直径、键合压力、加热 温度和键合速度等，这些参数需 要根据不同的芯片和基板材料进 行调整。
芯片封接机
设备功能
芯片封接机主要用于将芯片、引线和基板等部件密封在一起，以保 护电气连接不受环境影响。
工作原理
芯片封接机采用热压、超声波焊接或环氧树脂密封等技术，将芯片 、引线和基板等部件密封在环氧树脂或其他密封材料中。
微组装技术简述及工艺流程及设备
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自动化程度高：微组装技术采用自 动化设备，提高生产效率和质量稳 定性
环保性：微组装技术采用环保材料 和工艺，减少对环境的影响
微组装技术的应用领域
生物医学领域：如生物芯片、 微流体、微针等
光学领域：如微光学器件、 微光学系统等
航空航天领域：如微型卫星、 微型飞行器等
电子行业：如集成电路、传 感器、微机电系统等
微组装技术是一种将微小部 件组装成复杂结构的技术
微组装技术广泛应用于电子、 通信、医疗等领域
微组装技术可以提高产品的 性能和可靠性，降低成本和
能耗
微组装技术的特点
精度高：微组装技术可以实现纳米 级别的精度，满足高精度要求
灵活性强：微组装技术可以适应多 种材料和工艺要求，满足不同产品 的需求
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微组装技术简述及工 艺流程及设备
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汇报人：
目录 /目录
01
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02
微组装技术简 述
03
微组装工艺流 程
04
微组装设备
05
微组装技术发 展趋势
01 添加章节标题
02 微组装技术简述
微组装技术的定义
微组装技术包电路板封装 在一起，保护芯片和电路板
免受外界环境的影响
测试：对封装好的芯片进行 电气性能测试，确保其性能
符合要求
微组装工艺流程需要精确控 制，以保证产品的质量和可
靠性。
检测与调试
检测方法：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等 调试步骤：调整参数、优化工艺、验证结果等 调试工具：自动化测试设备、软件工具等 调试目标：提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率等
微组装技术简述及工艺流程及设备..42页PPT
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，Βιβλιοθήκη 为读而生。——布尔沃END
微组装技术简述及工艺流程及设备..
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
微组装工艺技术综述
微组装工艺技术综述发布时间：2021-11-03T03:31:10.308Z 来源：《科学与技术》2021年7月21期作者：黄朝阳，杨中跃，张朝东，朱水龙，李月兰，吕艭[导读] 微组装技术是电子产品实现小型化、黄朝阳，杨中跃，张朝东，朱水龙，李月兰，吕艭中国电子科技集团公司第五十一研究所，上海 201802摘要：微组装技术是电子产品实现小型化、微型化的关键技术，在电子生产制造领域被越来越广泛地使用。
本文介绍了微组装设备工艺发展现状，重点论述了用于微波组件的微组装工艺流程，并对关键的工艺工序做了详细说明和测试，研究了影响微组装效果的主要因素。
关键词：微组装；芯片粘接；金丝键合；等离子清洗；激光封焊1引言微电子技术及微电路产品是当今军用电子设备、仪器、整机实现轻薄短小和高可靠、长寿命的关键技术和产品。
电子产品对体积小、重量轻的要求是无止境的，尤其在军用电子应用中更是如此。
电子产品近几十年的发展历史可以看作是逐渐小型化的历史，电子设计工程师们一直在试图把更多的电路功能置于一个更小的空间内，以便降低每个电子功能产品的成本，提高其性能，尤其在军事、航空航天方面，对其电路组件高密度、高功能和高速化的需求越来越迫切，小型化、集成化、轻量化的电子产品已经在这些领域大量应用。
2 微组装工艺2.1微组装工艺发展和应用现代军用电子装备，尤其机载、舰载、车载和弹载雷达和通讯系统在向小型化、轻量化、高可靠和低成本等方向发展，对组装和互联技术提出了越来越高的需求[1]。
近几十年来，随着元器件制作技术和电路集成度的不断提高，目前已经可以在一块芯片上制造出一个完整的电子系统，微组装技术也从二维组装技术发展到了三维立体微组装技术。
微组装工艺技术的基本概念是在单/双层或高密度多层互连微带基板上，用微型焊接工艺和封装工艺把构成电子电路的各种微型元器件（集成电路芯片及片式元件）组装起来，形成高密度、高速度、高可靠、立体结构的微电子产品（组件、部件、子系统、系统）的综合性高工艺技术。
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低放模块的微组装工艺研究
[摘要]低放模块朝着高频率、高可靠性、小体积、低成本的趋势发展，传统组装工艺已不能满足装配要求，微组装技术能有效地解决这一技术难题。
针对微组装过程中的等离子清洗、真空共晶焊接、环氧粘接、金丝键合等几个关键工序进行深入研究，获得合理的工艺参数。
【关键词】低放模块；微组装；工艺技术
1、引言
放模块是把接收到的小信号转换成具有指定功率和调制形式的大功率信号，故要求其具有低的噪声系数和高的增益，低放模块芯片是裸芯片，传统焊接及接线方式根本无法组装，采用微组装技术，能有效解决低放模块的焊接空洞、引线连接、阻抗匹配等问题。
2、低放模块微组装的主要工艺流程分析
根据低放模块应用场合不同，其微组装过程也稍许区别，但主要的工艺流程不变，现根据某预研产品所设计的低放模块进行组装，工艺流程：等离子清洗→真空共晶焊接→环氧粘接→等离子清洗→金丝键合。
2.1等离子清洗工艺技术分析
微组装中，等离子清洗直接影响组装功能模块的质量。
它可以有效清除器件和材料表面各种玷污，提高芯片粘贴质量、增强引线键合强度、改善封装质量。
根据需要采用氮氢混合气体和氩气作为清洗工艺气体，等离子体能够有效地去除芯片、印制板、电容上的玷污和氧化物。
工艺参数如表1。
2.2真空共晶焊接工艺技术分析
低放模块共晶焊接时，若焊接面有过多的空洞，可能引起接地不良使热阻增加，烧坏芯片。
传统的镊子共晶焊接是开放式焊接，焊接温度很难保证，空气中的氧气和水分也会影响焊接效果，很难实现无空洞或者低空洞率的共晶焊接。
因此我们采用真空共晶焊接技术进行功率芯片的焊接。
真空共晶焊接是在真空环境中进行的软钎焊，在工作腔体中充入适当的工艺气体，以提高焊接质量。
2.2.1真空共晶焊接焊料选择
真空共晶焊接应据焊接器件选择焊料。
由于低放模块芯片镀金，选择金锡焊料见表2。
为了使热阻更低，选Au80Sn，要求焊料表面清洁平整，无气泡和起皮等缺陷，两边和两端无破裂及卷边。
2.2.2真空共晶焊接温度曲线的确定
真空共晶焊接温度曲线是决定低放模块焊接质量的重要工艺参数，包括温度均匀性和升降温速率。
通常情况下，温度高的地方优先被焊料浸润和铺展，这要求焊接处温度均匀。
温区设置见表3。
2.3环氧粘接技术
环氧树脂种类繁多，其中掺银环氧粘贴法是当前最流行的芯片粘贴方法之一，掺银环氧通常叫银浆，固化温度低。
低放模块微组装过程中，环氧粘接用于电容、印制板和基板之间的连接，电容和基板之间通过环氧贴片机粘接，印制板和基板采用手工粘接。
粘接完成后，必须将低放模块组件放入烘箱中烘干，使银浆固化，保证粘接的质量和可靠性，烘干温度和时间见表4。
2.4金丝键合工艺技术分析
2.4.1金丝键合温度
键合工艺对温度有较高的控制要求，温度过高会产生过多的氧化物，影响键合质量；温度过低又不能使焊点处的金属流动性达到焊接要求。
正确的加热方式可以增加焊点处的金属流动性，为焊接面提供较好的接触交界面和金属结构，有利于焊点的快速键合，提高焊点的键合强度。
2.4.2金丝键合时间
通常的键合时间都在毫秒级。
一般来说，键合时间越长，键合点的直径就越大，界面强度增加而颈部强度降低。
但过长的时间，会使键合点尺寸过大，超出焊盘边界并且导致空洞生成概率增大，使焊点机械强度减弱，重者会破坏焊点，因此合适的键合时间显得尤为重要。
2.4.3超声功率与键合压力
超声功率对键合质量和外观影响最大，因为它对键合处的变形起主导作用。
过小的功率会导致键合处过窄、未成形的键合或尾丝翘起；过大的功率导致根部断裂、键合塌陷或焊盘破裂。
超声波的水平振动是导致焊盘破裂的最大原因。
压力是超声热压键合的必要条件。
施加压力是为了使引线与电极金属化层紧密地接触。
压力太小，劈刀不能牢固地压住引线，超声功率不能传递到引线与电极金属化层的交界面，不能使引线与电极金属化层产生相对摩擦。
压力过大，引线的变形增大，会切断引线或破坏电极金属化层，导致焊接不可靠。
根据低放模块键合界面（放大芯片、电容、印制板）的特点，经过工艺试验，对低放模块金丝键合工艺参数进行不断的优化，确定了工艺参数（见表5），经专用的拉力测试仪进行检测，其键合强度符合《GJB548A-96微电子器件试验方法和程序》的要求。
3、工艺试验情况
低放模块组装工艺过程采用以上工艺参数进行微组装后，用噪声系数分析仪进行测试，其噪声系数为3dB，增益为24dB，满足设计技术指标要求。
4、结束语
根据低放模块微组装的实际情况，对微组装中等离子清洗、真空共晶焊接、环氧粘接及金丝键合工艺过程进行深入分析，并结合工艺试验确定了相关工艺参数，为低放模块的微组装提供了有力的工艺支持。