表 2 高密度器件的特征趋势
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2002
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2004
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2006
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2008
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单位
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无源器件尺寸
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0201
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0201
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0201/集成
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0105/集成
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IC鸥翼型引脚间距
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0.4
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0.4
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0.3
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0.3
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μm
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BGA/CSP球引脚间距
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0.5-0.8
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0.4-0.6
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0.3-0.5
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0.3-0.5
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μm
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IC引脚I/O数
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300
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300
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320
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320
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BGA球引脚数
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800
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1000
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1200
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2200
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CSP球引脚数
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400
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550
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650
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800
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Flip-Chip间距(再流焊)
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300
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200
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150
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100
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μm
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Flip-Chip间距(导电胶)
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70
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40
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37
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30
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μm
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5. 高密度电路互连技术
随着电子产品袖珍化趋势,导致Flip-Chip,CSP器件的球引脚间距的减小,,但是当间距超过一定值时,由于再流焊工艺的制约,,不能采用焊锡合金焊接。
图 3 Flip-Chip 贴焊工艺
焊膏贴焊工艺 焊剂贴焊工艺
高熔点(高铅含量) 共晶球引脚
底部支承高度由高熔点焊球决定 在再流前应保持引脚对准焊盘
焊膏熔融,球引脚不能熔融 电路基板须准确定义焊盘
焊膏印刷工艺的限度 最小球引脚间距的限度
(>100μm) (>50μm)
Flip-Chip,CSP器件有两种再流焊工艺;(图 3 所示) 焊膏印刷再流,焊剂印刷再流。
上述两种贴焊互连工艺,在焊接以后,为克服因IC硅芯片(Si)与电路基板(FR4)之间热膨胀系数的差别造成芯片开裂等问题,因此在大多数情况都要进行底布充填。直到如今,芯片焊接后,从芯片两侧采用点胶设备灌充充填材料。倒装芯片底部与基板安装面间的空间约40μm,这项工艺好象毛细管渗透现象,在倒装芯片底部进行充填。能不能把这一道单项工序省去呢?这是许多制造厂在研究的问题。现在把焊剂和充填合成为单一工序已成事实。这种新型胶体材料的另一个优点是其充填效率高,不再需要所谓的毛细管渗透作用。当引脚间距小于100μm,再流焊工艺已经超过使用限度不能采用了。
一种新型导电胶互连工艺,正越来越得到重视。这种新工艺有两种形式;
l 各向同性导电粘接剂(ICA)
l 各向异性导电粘接剂(ACA),内含少量导电粒子,在局部固化时(150-200°),施加较大贴装力(70-150N/cm2),成为导电性。
图 3 导电粘接互连工艺
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ICA
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ACA
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再流焊
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最小引脚间距(μm)
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80
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60
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300(焊膏)
100(焊剂)
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应用用方法
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连接盘
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全部底部范围
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焊盘
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贴装对准确度
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高
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高
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低(自对准)
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固化连接/再流焊温度
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100-175℃
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150-200℃(局部加温加压)
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器件金属化
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贵金属
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抗腐蚀性
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可焊性
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导电性
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*
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*
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* *
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环 保
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Ag
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Pb
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ACA与再流焊工艺的比较
ACA与再流焊工艺相比,其优点是适用器件的引脚间距小于后者(50
Μm/100μm)。ACA不需要阻焊膜层及底部充填工艺。其缺点是在焊膏再流焊过程,没有焊料特有的自对准作用,而且连接点的电阻较大。