电子封装和组装中的微连接技术
imc工艺原理
imc工艺原理IMC工艺原理IMC（Intermetallic Compound）工艺是一种常用于电子封装和焊接领域的技术，它通过在金属接合界面上形成一种金属间化合物来实现良好的连接效果。
本文将介绍IMC工艺的原理及其应用。
一、IMC工艺的原理IMC工艺的原理是基于金属间化合物的形成和稳定性。
在金属接合过程中，两种不同材料的金属相互接触，并经过一定的温度和压力作用下，发生扩散反应。
随着反应的进行，金属原子逐渐交换位置，形成新的金属间化合物。
金属间化合物通常具有较高的熔点和硬度，能够提供良好的连接强度和稳定性。
此外，金属间化合物还具有较好的导电性和热导性，有助于提高电子器件的性能。
因此，IMC工艺被广泛应用于电子封装、焊接和微电子制造等领域。
二、IMC工艺的应用1. 电子封装领域在电子封装中，IMC工艺可用于连接芯片与基板、焊盘与基板等部件。
通过在界面上形成金属间化合物，可以提高连接的可靠性和电气性能。
例如，在芯片与基板的连接中，IMC层能够提供良好的机械支撑和导电性能，确保信号的传输和接收效果。
2. 焊接领域在焊接中，IMC工艺被广泛应用于电子元件的连接。
通过在焊接界面上形成金属间化合物，可以提高焊点的强度和可靠性。
此外，IMC层还能够提供良好的耐腐蚀性，延长焊接接头的使用寿命。
3. 微电子制造领域IMC工艺在微电子制造领域也有重要应用。
例如，在集成电路封装中，IMC层能够提供良好的界面粘附性和热导性，保护芯片免受机械应力和温度变化的影响。
同时，IMC层还可以提高芯片与基板之间的电气连接效果，提高电子器件的性能和可靠性。
三、IMC工艺的优势和挑战IMC工艺具有许多优势，例如：1. 高强度：金属间化合物具有较高的硬度和强度，能够提供良好的连接效果；2. 良好的导电性：金属间化合物具有较好的导电性能，有助于提高电子器件的性能；3. 耐腐蚀性：金属间化合物具有良好的耐腐蚀性，延长连接件的使用寿命。
然而，IMC工艺也面临一些挑战：1. 反应速度控制：IMC工艺的反应速度受多种因素影响，需要精确控制温度、压力和扩散速率等参数；2. 材料选择：不同材料对IMC工艺的适应性不同，需要选择合适的金属材料和工艺条件；3. 可靠性评估：IMC工艺的连接可靠性需要进行严格的评估和测试，以确保其在实际应用中的性能和可靠性。
微电子封装与组装中的微连接技术的进展
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第 38 卷
第9 期
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题讨论
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精 密 连 接 与 微 缀 连 接 技术
V 0 l -3 8 N o 9 Se pt 200 8
《微连接技术》课件
微连接设备的设计需要考虑精度、稳 定性和可维护性等因素。制造过程中 应采用先进的加工技术和严格的检测 标准，确保设备的性能和质量。
微连接技术的可靠性分析
总结词
对微连接技术的可靠性进行分析和评估，有助于预测和解决潜在问题，提高产品可靠性。
详细描述
可靠性分析涉及对微连接结构进行力学分析、热分析、电学分析等。通过模拟和实验手段，可以评估微连接结构 的可靠性和寿命，为优化设计提供依据。同时，对生产过程中的质量检测和控制也是提高微连接技术可靠性的重 要措施。
微型传感器和执行器
通过微连接技术，可以制造出微型传感器和执行器，这些设备具有高 精度、低能耗和高稳定性的特点。
轻量化与微型化
在航空航天领域，设备的重量和尺寸对性能至关重要。微连接技术有 助于实现轻量化和微型化，从而提高设备的性能和效率。
高可靠性和长寿命
微连接技术的应用有助于提高航空航天设备的可靠性和长寿命，降低 维修和更换成本。
高导热性和低电阻连接
微连接技术能够提供高导热性和低电阻的连接，有助于提 高电子设备的散热性能和电气性能。
增强可靠性和耐久性
微连接技术在电子封装中的应用有助于提高产品的可靠性 和耐久性，从而延长设备的使用寿命。
微连接技术在航空航天领域的应用
航空航天领域概述
航空航天领域对设备的可靠性和性能要求极高，微连接技术的应用有 助于提高航空航天设备的性能和可靠性。
《微连接技术》ppt课 件
CONTENTS 目录
• 微连接技术概述 • 微连接技术的原理与实现 • 微连接技术的关键技术 • 微连接技术的应用案例 • 微连接技术的发展趋势与展望
CHAPTER 01
微连接技术概述
定义与特点
电子封装结构演变与微连接技术的关系
Internal Combustion Engine &Parts图3主程序流程图1电子封装结构和微连接技术的相关知识1.1电子封装结构的概述电子封装主要就是安装内置芯片时所创作出的一种管壳，主要用于保护芯片，加强整个电子产品的内置稳定性能和安全性能。
电子封装包括很多个方面，例如电子封装技术、电子封装材料以及电子封装结构等等[1]。
传统的电子封装结构主要采用的都是半导体材料的结构，但是随着相关技术的不断提升，电子封装结构也在发生相应的改变，就目前来看，我国的电子封装技术领域依旧还处于继续研发的状态中。
1.2电子封装结构的演变历史纵观电子封装结构的发展历史来看，可以大致将电子封装结构分为四个发展阶段。
首先是电子封装结构第一阶段，这也是电子封装结构最为原始和传统的一个阶段。
在这个阶段中，大多数的电子封装结构都是采用的金属结构，应用的技术也是简单的波峰焊接技术。
这样的焊接技术制作出来的产品品相和质量都存在缺憾，大多的产品都有细节处理粗糙、制作耗费时间太长、产品制作的效率太低以及人工成本太高等各种各样的问题。
因此这样的电子封装结构很快便被市场淘汰。
其次是电子封装结构的第二阶段，在这个阶段中电子封装结构已经做出了一个初步的改变。
此时的电子封装结构已经从最传统的插式封装逐渐转变成表面贴装封装结构，所采用的技术也开始尝试使用再流焊技术，这不但在很大程度上提高了组装密度和精确程度，还从根本上改善了产品的质量[2]。
———————————————————————作者简介:高军（1984-），男，陕西神木人，博士，讲师，教研室主任，上海民航职业技术学院，研究方向为工程问题的力学建模与仿真。
两边的安全情况。
当车后障碍与车体之间的距离大于设定安全距离时，液晶显示左右安全。
当车后障碍与车体之间距离小于安全设定距离时，液晶显示车体与障碍物之间的距离，同时LED 与蜂鸣器报警。
系统的整体部分，通过无线控制小车模拟汽车的前进与后退，超声波进行测距，通过LCD1602液晶显示，当车后障碍与车体之间的距离小于最小安全距离的时候，模拟小车会急停，同时灯光、蜂鸣器不断报警。
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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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
2.优点——MCM技术有以下主要优点。
1）使电路组装更加高密度化，进一步实现整机 的小型化和轻量化。与同样功能的SMT组装 电路相比，通常MCM的重量可减轻 80%~90%，其尺寸减小70~80%。在军事应 用领域，MCM的小型化和轻量化效果更为明 显，采用MCM技术可使导弹体积缩小90%以 上，重量可减轻80%以上。卫星微波通信系 统中采用MCM技术制作的T/R组件，其体积 仅为原来的1/10~1/20。
3)淀积型MCM（MCM-D，其中D是“淀积”的英 文名Deposition 的第一个字母），系采用高密度 薄膜多层布线基板构成的多芯片组件。其主要特 点是布线密度和组装效率高，具有良好的传输特 性、频率特性和稳定性.
4)混合型MCM-H（MCM-C/D和MCM-L/D，其中 英文字母C、D、L的含义与上述相同），系采用 高密度混合型多层基板构成的多芯片组件。这是 一种高级类型的多芯片组件，具有最佳的性能/价 格比、组装密度高、噪声和布线延迟均比其它类 型MCM小等特点。这是由于混合多层基板结合了 不同的多层基板工艺技术，发挥了各自长处的缘 故。特别适用于巨型、高速计算机系统、高速数 字通信系统、高速信号处理系统以及笔记本型计 算机子系统。
2)厚膜陶瓷型MCM（MCM-C，其中C是“陶瓷 ”的英文名Ceramic的第一个字母），系采用 高密度厚膜多层布线基板或高密度共烧陶瓷 多层基板构成的多芯片组件。其主要特点是 布线密度较高，制造成本适中，能耐受较恶 劣的使用环境，其可靠性较高，特别是采用 低温共烧陶瓷多层基板构成的MCM-C，还 易于在多层基板中埋置元器件，进一步缩小 体积，构成多功能微电子组件。MCM-C主 要应用于30~50MHz的高可靠中高档产品。 包括汽车电子及中高档计算机和数字通信领 域。
电子装联技术
当前，我们正经历着一场新的技术革命，它包含了新材料、新能源、生物工程、 海洋工程 、航空航天和电子信息技术等领域，但其中影响最大 、渗透性强、最具 代表性的乃是电子信息技术 。
电子装联技术是电子信息技术 和电子行业的支撑技术，是衡量一个国家综合实力 和科技发展水平的重要标志之一，是电子产品实现小型化、轻量化、多功能化、智能 化和高可靠性的关键技术。
1.2 THT技术—成型
电容的成型
电阻的成型
1.2 THT技术—成型
1.2 THT技术—成型
元器件引线的弯曲成型要求
⑴ 引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍，不能“打死弯”； ⑵ 引线弯曲处距离元器件本体至少在2mm以上，绝对不能从引线 的根部开始弯折。
1.2 THT技术—成型
滚轮式电阻整形差别还体现在：基板、元器件、组件形态、焊点形态和组装工艺方法各个 方面
1.5 MPT技术简介
MPT微组装技术 ：Microelectronic Packaging Technology MPT
综合运用微电子焊接接技术、表面贴装技术以及封装工艺，将大规模/或 超大规模集成电路裸芯片、薄/厚膜混合集成电路、表面贴装元器件等高密 度地互连于多层板上并将其构成三维立体结构的高密度、高速度、高可靠性， 外形微小化，功能模块式的电子产品的一种电子装联技术。
●电子产品企业质量管理。
1.1 电子装联技术
电子装联方式：
●插装（ＴＨＴ） 通孔插装技术 Through Hole Technology
●表面贴装（ＳＭＴ） 表面贴装技术 Surface Mount Technology
●微组装（MPT） 微组装技术 Microelectronic Packaging Technology
微连接-第四章 方法及设备
钎焊工艺及设备
波峰焊 再流焊
方法与设备
电子封装技术专业
一、 引线键合
丝球焊 超声楔焊
丝球焊
From K&S Catalog
劈刀下降，焊球被锁 定在端部中央
在压力、超声、温度 的作用下形成连接
劈刀上升到弧形最高 度
劈刀高速运动到第二 键合点，形成弧形
在压力、超声、温度作 用下形成第二点连接
方法与设备 电子封装技术专业
三、TAB封装工艺
载带材料 凸点工艺 引线连接工艺
各种TAB封装
载带自动焊：TAB-Tape Automatic Bonding 特点：与Wire bonding相比，封装高度小；单位面积上可容纳更多的引线；采用 Cu箔引线，导热、导电及机械性能好；键合强度是Wire bonding的3~10倍。
方法与设备 电子封装技术专业
TAB引线连接工艺
内引线键合(ILB-Inner Lead Bonding)
热压焊：组合键合、单点键合 钎焊：共晶钎焊、钎料钎焊 激光焊
外引线键合(OLB-Outer Lead Bonding)
热压焊、热超声焊、超声焊 激光焊 钎焊：红外、汽相、热风等 热条焊(Hot Bar Bonding) 各向异性导电膜粘接
规格
宽度以35mm最常用。另有70mm和158mm等规格。
方法与设备
电子封装技术专业
载带上Cu箔引线的图形结构与制作工艺
模剂、覆Cu箔
加热、加压覆Cu箔
切割冲压好的载带
光刻引线图形
方法与设备 电子封装技术专业
方法与设备 电子封装技术专业
载带材料
基带材料
要求
高温性能 与Cu箔的粘接性、热匹配性好 尺寸稳定；化学稳定性好；机械强度高
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电子封装和组装中的微连接技术
Microjoining Technology in Electronics Packaging and Assembly
王春青田艳红孔令超
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院微连接研究室，150001
李明雨
哈尔滨工业大学深圳研究生院，518055
摘要
材料的连接在微电子器件封装和组装制造中是关键工艺之一，由于材料尺寸非常微细，连接过程要求很高的能量控制精度、尺寸位置控制精度，在连接过程上体现出许多的特殊性，其研究已经成为一门较为独立的方向：微连接。
本文介绍了在微电子封装和组装的连接技术上近年来的研究结果。
0 前言
连接是电子设备制造中的关键工艺技术，印制电路板上许多集成电路器件、阻容器件以及接插件等按照原理电路要求通过软钎焊(Soldering)等方法连接构成完整的电路；在集成电路器件制造中，芯片上大量的元件之间通过薄膜互连工艺连接成电路，通过丝球键合(Wire/Ball Bonding)、倒扣焊(Flip Chip)等方式将信号端与引线框架或芯片载体上的引出线端相互连接，实现封装。
连接同时起到电气互连和机械固定连接的作用，绝大多数采用钎焊、固相焊、精密熔化焊等冶金连接方法，也有导电胶粘接、记忆合金机械连接等方法。
如图0-1是一个集成电路中可能的互连焊点的示意图。
-
图0-1 电子封装和组装中的连接技术
连接又是决定电子产品质量的关键一环。
在一个大规模集成电路中少则有几十个焊点、多则有上千个焊点，而在印制电路板上则可能有上万个焊点。
这些焊点虽然只起到简单的电气连接作用和机械固定作用，但其影响却非常重要，甚至只要有一个焊点失效就有可能导致整个元器件或者整机停止工作。
而另一方面，焊接又是电子生产工艺中研究最为薄弱之处，在电子器件或电子整机的所有故障原因中，约70%以上为焊点失效所造成。
因此，随着电子工业的大规模发展和对电子产品可靠性的更高要求，电子产品焊接技术引起了人们的极大重视，已经在开展系统的研究：从事微电子生产工艺的科技工作者称之为
微电子焊接，而在焊接领域被称为微连接。
微电子器件封装和组装时要连接的材料的尺寸极其微小，在微米数量级；要求的精度很高，已达到纳米的数量级。
连接的过程时间非常短、对加热能量等的控制要求非常精确。
连
接接头的界面在服役过程中受到力、热等的作用会发生随时间的变化，逐步影响连接的力学、电气性能以及产品的可靠性。
与常规的焊接方法相比，微连接或微电子焊接的特点可以归纳如下：
(1)、连接材料的尺寸变得极其微小，在常规焊接中被忽略或不起作用的一些影响因素此时却成为决定连接质量和可焊性的关键因素。
例如在结构件的钎焊中，钎料量远小于母材的尺寸，母材的适量溶解(数微米)被认为对钎焊过程有利，对溶蚀的控制却相对容易。
而在倒装芯片连接或者厚薄膜集成电路引线连接时，由于导体膜的厚度在微米数量级，焊盘金属(母材)的溶解除了对钎焊过程有利的一面外，更重要的是微米数量级的溶解量就有可能使焊盘发生溶蚀从基板上脱落下来而失效。
溶解的控制成为微电子软钎焊中重要的课题。
(2)、微电子材料和结构的特殊性、性能要求的特殊性需要采用特殊的连接方法。
微电子材料的尺寸上在微米甚至纳米数量级，在形态上为薄膜、厚膜、箔、丝等，绝大多数为异种材料之间的连接，且箔、膜不是单独存在而是附着在基板材料上。
连接时除了强度以外，更重要的是电气连接性、可靠性，连接过程不应对器件的功能产生任何影响。
为了实现这些要求，需要开发新的连接方法，有时甚至要采用在常规焊接研究看来是不合理的方法、采用从力学角度看可能不合理的结构。
往往连接过程的是在较低的温度、极短的时间内完成，产生的连接接头从金属学和冶金的角度也许是不完整的。
本文介绍了哈尔滨工业大学微连接研究室在电子封装和组装中的微连接研究已经完成的一些结果，内容包括激光软钎焊的原理和设备、激光软钎焊在电子封装中的应用、超声激光无钎剂软钎焊技术、钎焊接头的形态预测、钎焊接头的桥连分析、微电子封装的可靠性分析、插装件再流焊的可靠性、钎料合金设计的分子轨道理论方法、钎料熔滴与焊盘的界面反应、微连接界面的温度实时测量方法、微连接质量的实时检测与控制方法、无铅钎料在激光处理铜焊盘上的润湿性等内容。
目前微连接研究室正在进行的项目有：锡基钎料合金裂纹的物理过程、光电子器件封装自对准互连新技术、微型件和功能结构件的精密焊接技术、Flip chip无铅钎料凸点的可靠性和细观力学性质、铜丝球键合技术、无铅钎料应用中的问题、超环境下电子器件封装的寿命和可靠性等、复杂结构的焊接应力与变形预测。
研究结果将陆续提供。