微连接结构与工艺
mems 工艺流程

mems 工艺流程MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)是集成电路技术与微机械技术相结合的一种新型技术,能够将微小的机电结构、传感器、执行器和电路等集于一体,成为一种具有微小尺寸、高度集成度和多功能性的系统。
MEMS技术的广泛应用使得 MEMS 工艺流程愈发重要,下面我们将详细介绍 MEMS 工艺流程。
MEMS工艺流程主要分为六个阶段:晶圆准备、芯片前端加工、芯片背面加工、封装与封装测试、器件测试和后封测试。
第一阶段是晶圆准备阶段。
晶圆通常用硅(Si)材料,首先要清洗晶圆,去除表面的污垢,然后用化学气相沉积(CVD)方法在晶圆上生长一层二氧化硅(SiO2),形成绝缘层。
随后,还需要完成一系列的光刻步骤,即利用光刻胶和光掩模将图案转移到晶圆上,以形成预期的结构和形状。
第二阶段是芯片前端加工阶段。
这个阶段主要涉及到利用湿法和干法的化学刻蚀方法来去除不需要的材料,并在晶圆上的金属层中创造出微小的结构和连接线。
此外,还可以利用离子注入和扩散工艺来调整电阻、电导率或阈值电压等特性。
第三阶段是芯片背面加工阶段。
这个阶段主要涉及到将晶圆从背面进行背面研磨和化学机械抛光,以使芯片变得更加薄,并且可以通过背面晶圆连接器连接到其他系统。
第四阶段是封装与封装测试阶段。
此阶段的主要任务是将制造好的 MEMS 芯片进行封装,以保护并提供使其正常运行所需的外部连接。
封装的方法包括胶封、承载式封装和芯片柔性封装。
随后,对封装后的芯片进行测试以确认其性能和质量。
第五阶段是器件测试阶段。
在这个阶段,将芯片插入到测试设备中,对其进行各种电学、力学或物理特性的测试。
测试可以包括压力测试、温度测试、震动测试等,以验证 MEMS 芯片的性能和可靠性。
最后一个阶段是后封测试阶段。
在这个阶段,将经过器件测试的芯片进行再次封装,以保护芯片不受外界环境的影响,并进行最后的测试以确保其正常运行。
mems制造工艺及技术

MEMS制造工艺及技术的深度解析一、引言微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,简称MEMS)是一种将微型机械结构与电子元件集成在同一芯片上的技术。
由于其体积小、功耗低、性能高等特点,MEMS技术已被广泛应用于各种领域,如汽车、医疗、消费电子、通信等。
本文将详细介绍MEMS的制造工艺及技术,以帮助读者更深入地了解这一领域。
二、MEMS制造工艺1. 硅片准备MEMS制造通常开始于一片硅片。
根据所需的设备特性,可以选择不同晶向、电阻率和厚度的硅片。
硅片的质量对最终设备的性能有着至关重要的影响。
2. 沉积沉积是制造MEMS设备的一个关键步骤。
它涉及到在硅片上添加各种材料,如多晶硅、氮化硅、氧化铝等。
这些材料可以用于形成机械结构、电路元件或牺牲层。
沉积方法有多种,包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和电镀等。
3. 光刻光刻是一种利用光敏材料和模板来转移图案到硅片上的技术。
通过光刻,我们可以在硅片上形成复杂的机械结构和电路图案。
光刻的精度和分辨率对最终设备的性能有着重要影响。
4. 刻蚀刻蚀是一种通过化学或物理方法来去除硅片上未被光刻胶保护的部分的技术。
它可以用来形成机械结构、电路元件或通孔。
刻蚀方法有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀使用化学溶液来去除材料,而干法刻蚀则使用等离子体或反应离子刻蚀(RIE)来去除材料。
5. 键合与封装键合是将两个或多个硅片通过化学键连接在一起的过程。
它可以用于制造多层MEMS设备或将MEMS设备与电路芯片集成在一起。
封装是将MEMS设备封装在一个保护壳内以防止环境对其造成损害的过程。
封装材料可以是陶瓷、塑料或金属。
三、MEMS制造技术挑战与发展趋势1. 尺寸效应与可靠性问题随着MEMS设备的尺寸不断减小,尺寸效应和可靠性问题日益突出。
例如,微小的机械结构可能因热膨胀系数不匹配或残余应力而导致失效。
为了解决这些问题,研究人员正在开发新型材料和制造工艺以提高MEMS设备的可靠性。
微组装工艺流程

微组装工艺流程基板的准备分为电路软基板(RT/DUroid5880)的准备和陶瓷基板(AL2O3)的准备。
电路软基板要求操作者戴指套,将电路软基板放在干净的中性滤纸上,按图纸用手术刀切割电路板边框线和去除工艺线。
要求电路软基板的图形符合图纸要求,表面平整,没有翘曲,外形尺寸比图纸小 0。
1 ㎜~0.2 ㎜,切面平整。
工艺线的去除切地,切口断面与代线平面垂直,手指不允许不戴指套接触镀金层,以免造成氧化.陶瓷基板的准备,要求用细金刚砂纸打磨陶瓷基板,使边缘整齐,无毛刺、无短路,然后用纯净水洗净。
基板清洗基板的清洗,通过超声清洗进行。
超声清洗是利用超声波在清洗液中的辐射,使液体震动产生数万计的微小气泡,这些气泡在超声波的纵向传播形成的负压区产生、生长,而在正压区闭合,在这种空化效应的过程中,微小气泡闭合时可以产生超过 1000 个大气压的瞬间高压,连续不断的瞬间高压冲击物体表面,使物体表面和微小缝隙中的污垢迅速剥落。
因此,超声波清洗对物体表面具有一定损伤性,经过多次实验(此实验未记录实验数据),确定合理的超声功率、去离子水用量以及清洗液的高度和清洗时间.具体清洗流程及参数设置如下:打开超声清洗机,功率调至100 瓦,加入去离子水,液面高度为 60 ㎜~80 ㎜之间。
将电路软基板或陶瓷基板放入瓷盒中,倒入 HT1 清洗液,液面略高基板上表面 3 ㎜~5 ㎜,然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上(水面低于清洗液 2 ㎜~3 ㎜),清洗时间为Xmin~Xmin。
将95%乙醇倒入瓷盒,液面略高于基板上表面 3 ㎜~5 ㎜,然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上(水面低于清洗液 2 ㎜~3 ㎜),清洗时间为Xmin~Xmin。
将清洗完毕的基板放入 X℃±3℃的烘箱中烘 0.5h 后,放入氮气保护柜。
通过上述多次实验后确定的清洗工序,清洗完成后的基板表面无油污、杂质等残留物.腔体的准备和清洗腔体的准备主要是用手术刀打净毛刺,再用洗耳球打磨毛刺形成的杂质。
微电子工艺的流程

微电子工艺的流程一、工艺步骤1. 材料准备:微电子工艺的第一步是准备好需要的材料,这些材料包括硅片、硼化硅、氧化铝、金属等。
其中,硅片是制造半导体芯片的基本材料,它具有优良的导电性和导热性能,而硼化硅和氧化铝则用于作为绝缘层和保护层。
金属材料则用于连接不同的电路元件。
2. 清洗:在进行下一步的工艺之前,需要对硅片进行清洗,以去除表面的杂质和污垢。
常用的清洗方法包括浸泡在溶剂中、超声波清洗等。
清洗后的硅片表面应平整光滑,以便后续的工艺步骤能够顺利进行。
3. 刻蚀:刻蚀是微电子工艺中的重要步骤,它用于在硅片表面上形成需要的电路图案。
刻蚀一般采用化学法或物理法,化学法包括湿法刻蚀和干法刻蚀,物理法包括离子束刻蚀、反应离子刻蚀等。
刻蚀后,硅片表面将形成不同深度和形状的电路结构。
4. 清洗:刻蚀后的硅片需要再次进行清洗,以去除刻蚀产生的残留物,并保证表面的平整度和清洁度。
清洗一般采用流动水冲洗、超声波清洗等方法。
5. 沉积:沉积是在硅片表面上沉积一层薄膜来形成电路元件或连接线的工艺步骤。
常用的沉积方法包括化学气相沉积、物理气相沉积、离子束沉积等。
沉积后,硅片表面将形成具有特定性能和功能的导电膜或绝缘膜。
6. 光刻:光刻是将需要的电路图案投射在硅片表面上的工艺步骤。
光刻过程中,先在硅片表面涂上感光胶,然后利用光刻机将光阴影形成在感光胶上,最后用化学溶液溶解感光胶,形成需要的电路结构。
光刻过程需要高精度的设备和技术支持。
7. 离子注入:离子注入是将控制的离子注入硅片表面形成电子器件的重要工艺步骤。
通过控制注入的离子种类、注入能量和注入剂量,可以形成不同性能和功能的电子器件。
离子注入是微电子工艺中的关键技术之一。
8. 清洗和检测:在工艺步骤完成后,硅片需要再次进行清洗和检测,以确保电路结构和性能符合要求。
清洗和检测一般采用高精度的设备和技术支持,包括扫描电子显微镜、原子力显微镜等。
二、工艺参数和设备微电子工艺需要严格控制各种工艺参数,包括温度、压力、流量、时间等。
史上最全连接工艺大解析

史上最全连接工艺大解析目前较为经济的组装方式包含两种技巧:1、通过设计减少构件数量并简化组装;2、选择最适合该材料的连接工艺,以及最好的几何连接形态。
下面将具体介绍各常用的连接工艺:粘接、机械固定、焊接一、粘接粘接是借助胶粘剂在固体表面上所产生的粘合力,将同种或不同种材料牢固地连接在一起的方法。
胶黏剂的分类方法:按应用方法分:热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等;按应用对象分:结构型、非构型或特种胶;按形态分:水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。
粘接工艺流程:胶黏剂的配制→被粘物的表面处理→涂胶→晾置,使溶剂等低分子物挥发凝胶→叠合加压→清除残留在制品表面的胶黏剂。
常见胶粘剂和应用:丙烯酸胶粘剂▼来源:asmdimatec典型应用:太空舱、电脑零件典型应用:造船工业,自动系统厌氧胶粘剂▼典型应用:机械紧固件的丝扣,齿轮和轴承固定不同材料连接适用的胶黏剂汇总▼二、机械固定1、铆接和钉接铆接是使用铆钉连接两件或两件以上的工件。
比如球鞋穿鞋带的孔,就是空心铆钉铆成的。
铆接和钉接的一般特征:连接尺寸:无限制最大厚度(mm):0.01-10连接构件厚度有差异:有限制不同材料可连接:是分类:1.活动铆接。
结合件可以相互转动。
不是刚性连接。
2.固定铆接。
结合件不能相互活动。
这是刚性连接。
3.密封铆接。
铆缝严密,不漏气体、液体。
这是刚性连接。
成本:铆接和钉接的材料在批量很小时也很便宜,快捷和经济,设备、工具和劳动力的花费都很低,工艺可以自动化。
典型产品:钉接有:纸张,皮革,衣服,纤维板。
铆接则扩展到了飞机、汽车、航海器具上,并有广泛的潜力。
2、螺纹固定螺纹连接是一种广泛使用的可拆卸的固定连接,具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。
一般特征:连接尺寸:无限制最大厚度(mm):无限制连接构件厚度有差异:是不同材料可连接:是成本:螺纹固定很便宜,整个插入过程都是手工操作,缺点是难以像其他永久性连接方式那样进行自动化生产(如焊接、铆接、粘接)。
《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
微组装工艺设计流程

微组装工艺流程基板的准备分为电路软基板(RT/DUroid5880)的准备和陶瓷基板(AL2O3)的准备。
电路软基板要求操作者戴指套,将电路软基板放在干净的中性滤纸上,按图纸用手术刀切割电路板边框线和去除工艺线。
要求电路软基板的图形符合图纸要求,表面平整,没有翘曲,外形尺寸比图纸小 0.1 ㎜~0.2 ㎜,切面平整。
工艺线的去除切地,切口断面与代线平面垂直,手指不允许不戴指套接触镀金层,以免造成氧化。
陶瓷基板的准备,要求用细金刚砂纸打磨陶瓷基板,使边缘整齐,无毛刺、无短路,然后用纯净水洗净。
基板清洗基板的清洗,通过超声清洗进行。
超声清洗是利用超声波在清洗液中的辐射,使液体震动产生数万计的微小气泡,这些气泡在超声波的纵向传播形成的负压区产生、生长,而在正压区闭合,在这种空化效应的过程中,微小气泡闭合时可以产生超过 1000 个大气压的瞬间高压,连续不断的瞬间高压冲击物体表面,使物体表面和微小缝隙中的污垢迅速剥落。
因此,超声波清洗对物体表面具有一定损伤性,经过多次实验(此实验未记录实验数据),确定合理的超声功率、去离子水用量以及清洗液的高度和清洗时间。
具体清洗流程及参数设置如下:打开超声清洗机,功率调至 100 瓦,加入去离子水,液面高度为 60 ㎜~80 ㎜之间。
将电路软基板或陶瓷基板放入瓷盒中,倒入 HT1 清洗液,液面略高基板上表面 3 ㎜~5 ㎜,然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上(水面低于清洗液 2 ㎜~3 ㎜),清洗时间为 Xmin~Xmin。
将 95%乙醇倒入瓷盒,液面略高于基板上表面 3 ㎜~5 ㎜,然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上(水面低于清洗液 2 ㎜~3 ㎜),清洗时间为 Xmin~Xmin。
将清洗完毕的基板放入 X℃±3℃的烘箱中烘 0.5h 后,放入氮气保护柜。
通过上述多次实验后确定的清洗工序,清洗完成后的基板表面无油污、杂质等残留物。
腔体的准备和清洗腔体的准备主要是用手术刀打净毛刺,再用洗耳球打磨毛刺形成的杂质。
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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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
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第一章微连接结构与工艺1、序言当前,全世界都在加速信息化的进程,科技、经济、军事无不依赖信息化。
随着人类社会信息化步伐的加快,电子微连接技术作为先进制造技术的重要组成部分已成为当代科学技术的前沿领域之一。
随着近年来产品的小型化趋势,微连接已经成为最关键的技术前提。
微连接是电子封装及互连的重要部分,但实际上涵盖更广的领域,对于制造其他更多的小型器件、装置和系统尤为关键。
如医学内置物制造、传感器和换能器、电池以及光电子器件等。
微连接是一个广义的术语,定义很宽松而且大多数与传统的焊接或连接相关。
微连接最早的定义是以被连接对象的尺寸为准则,一般100微米以下的可以被称为微连接。
还可以通过其他方式来定义微连接。
有的时候可以根据使用设备、被连接的材料,甚至是焊缝尺寸等定义微连接。
例如,常规电阻焊大多数应用在汽车车身和家电组装中的钢或铝合金的连接上,板厚或者丝的直径通常超过0.5mm,然而电阻微焊接主要用在精细器件和装置制造中非铁金属材料的连接上面,板厚或丝的直径大约在20~400μm之间,如电池、印刷电路板、继电器、传感器、安全气囊、散射屏和医疗装置等。
因此大多数微连接都是相对于宏观尺寸来说明的,也就是说还有纳米连接、微米连接的说法。
很多微连接或微焊接过程可以追溯到20实际50年代,从电阻焊开始,相继开发了热压丝焊、超声丝焊、以及热超声丝焊,出现了电子束焊接,它可以适用于宏观和微观。
随着微电子、医疗、航空航天和国防工业的发展,很多微连接工艺和技术应运而生。
微连接具有非常重要的作用。
尽管很多连接工艺和应用被认为是很成熟的,但由于产品持续小型化趋势,微连接技术面临很多挑战。
例如,在MEMS封装和互连中,单独的电器、机械、流体和光学元件需要被连接或者耦合到宏观的外部环境中。
后者将产生传感器技术中独特的问题:一方面,微系统需要被保护以防止外部机械的损坏和腐蚀;另一方面,又要被暴露在足够多的外部环境中,以获得真实确凿的物理化学数据。
因此,封装和互联技术仍然在未来的微系统工业中发挥重大作用。
甚至扩展到了纳米连接领域,如连接纳米线、纳米管,然后再将它们连接到外部环境中,集成到微米或宏观尺度的器件或系统。
无论是宏观、微观还是纳米尺度,所有连接工艺的目的都是在被连接部件或者结构单元的两个待焊面之间形成化学键合而获得永久的结合或互连。
当被连接部件在原子结构不兼容时,如陶瓷与金属连接,需要使用中间层材料,以局部地降低熔点以使连接过程容易进行。
不但作为机械和电气连接,还会作为器件功能的一部分。
磁头的互连不但作为机械连接,还要进行读取。
而焊点除了能够导电之外,还可以散热,通过两种材料膨胀系数不同,可以用他们上下平行放置,在温度变化的时候制成上下移动的开关。
在器件的损坏过程中,由微连接造成的达到很大的比重。
微连接有可能是一种不平衡过程,在外能量作用下会向平衡发展,微连接有可能在连接之后保持一定强度,但材料间的迁移、化学反应都会使连接产生失效。
另外,为了达到电气导通的目的,有时候微连接的力学结构不合理,这些问题都会使连接点失效,进而导致器件失效。
2、微连接的应用一个芯片上,微连接是在哪里存在?先看一个半导体集成电路的内部立体结构图,如图1。
可以看到封装外部白色的向内部弯曲的引线,在封装外面称为外引线,起到将芯片与PCB板连接的作用。
封装外壳是黑色的树脂,引线框架与外引线相连接。
引线框架上有焊盘。
芯片通过弯曲的金属丝与焊盘相连接,内部是Si 芯片,Si 的上表面制造成各式的电路。
图1. 半导体集成电路的内部立体结构图(PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier),带引线的塑料芯片载体) 那这个结构的芯片哪部分属于微连接方法范畴呢,两个部分,分别是外引线和内引线。
其中外引线通过钎料与PCB 基板连接,44个脚。
内引线是将芯片与引线框架上的金手指(焊盘,通常像手指的形状,又是金制作的,因此称为金手指)相连。
什么是电子元器件。
电子元器件是微电子行业的基础,电子元器件包括电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管、集成电路等等。
集成电路( integrated circuit ,IC),是把电阻、电容、电感晶体管等性能集成到一个Si 片上的复杂电子器件。
我们下面会讲它的制作方法。
什么是PCB ?PCB 是印刷电路板,是通过纤维毡浸渍树脂,干燥,再在上下两个表面覆盖80~105微米左右的铜箔,再进行压制。
所以又称为覆铜板。
铜箔经过光刻等工艺形成导电的线条,PCB 上面有通孔,是用钻孔形成的,用来将两个引脚的插装器件插装到PCB 板上,在电子器件与PCB 板进行焊接的位置,钎料必须限制在焊盘内。
我们通常看到的PCB 板颜色是绿色的,因为上面涂覆一层阻焊剂,它可以防止非焊盘位置的焊接。
什么是焊盘?焊盘是比较大的金属化区域,通常位于IC 芯片的周边,与封装引线内部终端相连接。
金丝连接到焊盘上,因焊盘具有一定面积,在拉扯金丝的过程中,拉扯力就会被整个大面积的焊盘所吸收,提高丝的焊接强度。
如图2所示。
什么是引线孔?刚才说到了PCB 的通孔是用来插入引线的,所以称引线孔。
电子元器件插入PCB 上的引线孔,进行钎焊连接,实现电的导通。
这一步称为外引线连接。
叫做引线,不一定都是线,也有可能是球,也就是芯片封装外面与PCB 连接的引线是球形的。
看这个图,结合刚才讲到的PCB ,电子元器件,焊盘,大家就能够看懂这个截面图了。
图2焊盘 图3 截面图 of 安装在PCB 板上的IC这些基础概念是为了知道微连接会使用在微电子制造的哪个步骤上,因为连接是材料与材料之间的连接,必须知道哪种材料才能提供相应的连接方法,以上是微连接在内引线和外引线中能够遇到的一些词汇。
还有金手指和铜箔等等。
微连接作为微电子领域重要的技术,非常关键,尤其在小型化趋势越来越明显的今天。
连接是电子芯片与器件,器件与产品之间的桥梁,通过连接后,电的导通可以产生特定的功能。
当从一个晶圆上取下一个个小的芯片,然后将芯片与封装壳进行连接,封装好之后,再进行组装操作,组装成的电路板放到我们常用的芯片 内引线 焊盘 引线框架(芯片载体) 封装树脂外引线电脑、电视等电子器件中。
电子器件开发初期,一个屋子的设备才能够进行1+1=2的操作,现在电子设备越来越小,从台式机变成笔记本,然后是平板电脑,都离不开连接先进技术发展。
必须掌握小型电子产品的组装、封装和连接技术。
微连接不仅仅应用在微电子方面,在微系统方面也有广泛应用。
像小型推进器,加速度计的连接。
包括水平和垂直方向的加速度,以及判断电路,反馈电路,现在都可以集成在一个芯片之中。
3、集成电路制造工艺过程集成电路IC是微型的电子器件,采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。
它可以根据功能不同划分为模拟集成电路、数字集成电路,可以根据制造工艺分为半导体集成电路、膜集成电路。
光刻技术;通过曝光、腐蚀,形成线条或者窗口的技术。
半导体集成电路的制造方法,从晶圆开始介绍双极性晶体管的制造方法。
半导体上的互连是通过薄膜(例如:镀铝电极)。
膜集成电路的制造方法,与半导体的不同。
薄膜集成电路:采用真空蒸镀、溅射、光刻为基本工艺的薄膜技术,将组成电路的电子元件以膜的形式制作在绝缘基片上所形成的集成电路。
薄膜的厚度一般在1微米以下。
厚膜集成电路:采用丝网漏印、等离子喷涂和高温烧结等技术在绝缘基片上制作的集成电路。
厚膜的厚度一般在几微米到几十微米。
可以一层层分开烧制。
通常膜集成电路制造的都是电阻器。
因为电容和电感制造占地面积较大,并且不如独立器件数值稳定。
介绍基板材料——常用的氧化铝。
混合集成电路:把半导体芯片和某一膜集成电阻电路互连到一个封装中。
4、微电子封装及互连结构发展进程,I/O输入输出,一开始芯片处理能力较低,单边引脚就够使用了,随着芯片越来越复杂,I/O 越来越多,发展到两个边都有输入输出,进而两个边不够,增加到四个边都有,再不够,再增加到面,例如一个面上全是针,针栅阵列,针制备很占地方,以及相应PCB上的针孔间的距离很大的问题,现在开发出来的引脚都是球形的,球栅阵列,占地小,还可以散热。
封装的分类:按封装外壳的材质;按引脚排布;按气密性程度;插装式和贴装式。
塑料封装:介绍封装截面。
主要都是DIE用胶粘接到引线框架的基板上,在进行芯片与引线框架之间的内引线连接,进行塑封,外引脚打弯,镀防腐蚀涂层。
引脚有用铜材料制成。
焊盘有金、铝,涂层有镍等。
陶瓷封装:外引线通过金属化涂层与陶瓷基板连接。
陶瓷封装可以把平铺的芯片立体化。
PCB组装:插装式和贴装式。
微电子制造中的连接技术:芯片上器件之间的互连:薄膜;芯片与载体之间的连接:钎焊、共晶钎焊、导电胶;芯片与芯片之间的互连:钎焊、超声焊接、热压焊;芯片上引脚与引线框架或载体之间的互连:丝焊、钎焊、热压焊、激光焊、电阻焊;外壳密封:激光焊接、扩散焊、钎焊、电阻焊;器件与印制电路板之间的连接:钎焊、导电胶、电阻焊。
5、互连工艺及设备5.1、引线键合(Wire bonding)引线键合技术是微电子集成电路电气互连中最为常用的技术,每年引线键合点产量达数兆个以上。
与其它互连工艺相比,引线键合技术相对灵活且易于使用,因此得到广泛应用。
在引线键合工艺中,首先利用一个工具将直径很小的金属丝(通常为25μm的Au丝)或丝键合到微芯片的金属焊盘上(通常为Al或Al合金),然后将金属线的另一端键合到封装体(通常为引线框架或者基板)的金属焊盘上,从而实现两者的连接。
在超大规模集成电路(VLSI)和甚大规模集成电路(ULSI)的芯片与外部引线的连接方法中,过去、现在和将来引线键合仍是芯片连接的主要技术手段。
集成电路引线键合也是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接,并传递芯片的电信号、散发芯片内产生的热量,最通用、最简单而有效的一种方式,所以键合引线已成为电子封装业四大重要结构材料之一。
5.1.1丝球焊丝球焊目的:将芯片上的焊点与引线框架上的引线之间连接起来。
理论上来讲,焊盘采用的键合材料越厚越好,屈服强度越高越好。
对Al金属进行合金处理时,如果改变掺杂材料的类型或掺杂材料的比例,或者对Al焊盘的结构作出不同的设计都会提高复合焊盘的强度,还会极大地降低对下层结构造成凹陷或导致其它损伤的风险。
使用较硬的焊盘金属化来保护下层结构是一种值得提倡的方法。
Al焊盘(Al-1%Si-0.5%Cu),镍金焊盘,铜焊盘(铜+镍)。
A、劈刀对焊点的作用:劈刀材料:Al2O3陶瓷;韧化Al2O3陶瓷。
劈刀头部的标准型是30°锥头,带有凹槽形状。
内部凹槽的主要参数:凹槽直径:CD和内凹槽角度:ICA,如图1所示。