一、什么是電子微組裝

電子微組裝是為了適應(yīng)電子產(chǎn)品微型化、便攜式、高可靠性需求,實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品功能元器件的高密度集成,采用微互連、微組裝設(shè)計(jì)發(fā)展起來(lái)的新型電子組裝和封裝技術(shù),也是電子組裝技術(shù)向微米和微納米尺度方向的延伸,它包含了微電子封裝、混合集成電路和多芯片組件、微波組件、微機(jī)電系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)品的微組裝技術(shù)。根據(jù)電子行業(yè)對(duì)三個(gè)層級(jí)電子封裝的定義、IPC/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩個(gè)層級(jí)電子互連的定義和國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(ITRS)對(duì)先進(jìn)系統(tǒng)級(jí)封裝(System in Package, SiP)的定義,本書(shū)所討論的電子微組裝包括:

● 內(nèi)引線鍵合和芯片倒裝焊的芯片級(jí)互連(稱芯片級(jí)互連,或0級(jí)封裝);

● 單芯片/多芯片組裝及多層布線基板互連的器件級(jí)封裝(稱1級(jí)封裝);

● 表面貼裝元件(SMC)和表面貼裝器件(SMD)在PCB或陶瓷基板上貼裝的板級(jí)封裝(稱2級(jí)封裝);

● 元器件集成在單一標(biāo)準(zhǔn)封裝體內(nèi)并具有系統(tǒng)功能的系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)。

電子封裝分類層級(jí)定義如圖1所示,其中,國(guó)際上傳統(tǒng)的電子封裝層級(jí)(1990年)定義為:芯片級(jí)互連、1級(jí)封裝、2級(jí)封裝和3級(jí)封裝,與日本Jisso Roadmap專委會(huì)(JRC)提出的Jisso電子互連層級(jí)(2005):1級(jí)互連、2級(jí)互連、3級(jí)互連和4級(jí)互連相對(duì)應(yīng)。

圖1 電子封裝分類層級(jí)定義

用電子行業(yè)和IPC/JEDEC標(biāo)準(zhǔn)定義的封裝互連層級(jí)的術(shù)語(yǔ)來(lái)表述,電子微組裝是包含芯片級(jí)互連、1級(jí)封裝、2級(jí)封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的,適用于分立元器件、多芯片組件和模塊產(chǎn)品的微組裝與封裝。對(duì)于SiP,ITRS給出的定義:一種能夠集成多種不同功能有源電子器件并組裝在單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)封裝體內(nèi),使其能夠?yàn)槟骋幌到y(tǒng)或子系統(tǒng)提供多個(gè)功能的集成式組裝及封裝形式。為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能,SiP可以包含無(wú)源元件、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、光學(xué)元件和其他封裝體及部件,換句話說(shuō),SiP是一種系統(tǒng)級(jí)一體化集成封裝結(jié)構(gòu),它涵蓋了圖1中的1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)封裝技術(shù)。

從電子微組裝的組成結(jié)構(gòu)來(lái)看,其構(gòu)成要素有4方面:基礎(chǔ)功能元器件(有源電子器件和無(wú)源電子元件)、集成元器件的電路基板(PCB、陶瓷基板等)、元器件與電路基板間的互連組裝材料(內(nèi)引線鍵合、焊料、黏結(jié)料等)、外部封裝材料(金屬外殼、有機(jī)包封料和外引腳)。電子微組裝涉及的產(chǎn)品包括:分立電子元器件(Discrete Electronic Component, DEC)、混合集成電路(Hybrid Integrated Circuit, HIC)、多芯片組件(Multi-Chip Module, MCM)、板級(jí)組件(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)、微波組件(Microwave Assembly, MA)、微系統(tǒng)(Micro-system, MS)、SiP或板級(jí)微系統(tǒng)(System on Package, SoP)模塊、真空電子器件(Vacuum Electronic Device, VED)等。

電子微組裝的作用,就是把基礎(chǔ)功能元器件安裝在規(guī)定尺寸的封裝體內(nèi),保證其內(nèi)部的電連接,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能。為此,需要采用各種微組裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部芯片間互連、芯片與外殼基板的互連、1級(jí)封裝與2級(jí)封裝的互連,并同時(shí)滿足產(chǎn)品散熱、機(jī)械固定和防潮等方面的要求。