微电子组装技术

电子产品从用金属底板、导线焊接到使用印刷线路板，有了很大进步，现在又开始向第三代装配技术——微电子组装迈进。

大家知道，尽管电信号在导线中的传播速度接近光速（通过1米长的导线只要3.8×10\(^{－9}\)秒），但是，在新型电子设备中，尤其是在超高速计算机和信息处理中，元器件的外引线和它们之间的连线所占用的信号传输时间相对来说还是太多了。目前，为了减少这种传输所占用的时间，采用了三种方法：1．提高印刷线路板的密度，制造多层板；2．提高集成电路的集成度，同时改进封装技术；3．微电子组装技术。

例如，提高计算机的运算速度关键在于减少信号传输延迟时间，而信号延迟时间是由电路延迟和组装延迟两部分组成。IBM公司对3033型计算机（使用中、小规模集成电路，印制板组装）和3081型计算机（用超高速大规模集成电路，微电子组装）的信号延迟时间作了比较，如下表所示。

从表中可以看出，提高集成电路的集成度及采用微电子组装技术，对提高运算速度有着重要的意义。而且，微电子组装技术还可使产品具有体积小、重量轻、可靠性高、外形美观、价格便宜等优点。

微电子组装技术主要包括表面安装、芯片载体一基板组件技术以及其它可实现高速度高密度的组装技术。

表面安装技术可以分为两大类：1．无引线型，以无引线芯片载体为代表，主要用集成电路芯片及微小型无引线片状电阻、片状电阻网络、片状电容等元器件进行组装；2.有引线型，以四向扁平式（QFP）或短引线式（SOP）封装的集成电路为代表。表面安装是实现高速度、高密度微电子组装的主要方法，目前有三种形式：

1．COB（Chip On Board）

即把MOS或双极型大规模集成电路芯片（未经封装）直接键合到基板或印刷电路板上；表面涂以环氧树脂如G—10，FR—4等加以保获，涂料厚度为0.06～0.12毫米。COB法成本低，但可靠性较差，它只适于安装1—3个芯片，如电子表、计算器等。

2．TOB（TAB On Board）

即把以带自动结合法（TAB）封装好的集成电路安装焊接到基板或印制板上。目前，美、日等国特别重视发展TOB，正在解决TAB及TOB工业化大生产的设备，以适应超高速、超小型、超薄型电子产品的需要，如超薄型计算器、收音机，超小型信用卡读出终端等。

3．DOB（Device On Board）

即把以小型封装、四方扁平式封装、无引线芯片载体等形式封装好的集成电路安装焊接到基板或印制板上。这是目前应用较广泛的一种微电子组装技术。

芯片载体一基板组件。此处的基板主要用薄膜与厚膜相结合的多层陶瓷基板,用薄膜技术布线，线宽可达20微米，绝缘介质用聚酰亚胺膜，介电常数3.5比陶瓷（ε=10）低得多。引出脚是针阵列形。

一、组装密度高。以表面安装为例：安装密度以单位面积的引线数（脚数）来度量。目前流行的集成电路塑料封装是引线长度为15.24mm的双列直插式（DIP），其安装密度最低；收缩型双列直插式（SDIP）的安装密度是它的1.4～2倍；四向扁平式（QFP）的安装密度为10引线／厘米\(^{2}\)，是双列直插式的4～5倍，带自动结合式（TAB）集成电路封装的安装密度高达100—120引线／厘米2，是QFP型的10～12倍。

引线脚越短，引线间距越小，安装密度越高，双面安装焊接组装密度最高。

二、在基板安装时有自对准的效果。助焊剂用印刷方式印刷于布线基板之上或印刷线路板上。浸焊时，焊锡由于表面张力附着于布线之上。因此既使布线和集成电路块引线之间位置对应不太准确，浸焊时也能自动校准到正常的位置，这就叫焊接的自对准效果。

三、体积小、重量轻。如南京电子技术研究所将原6层印制板组件（140mm×160mm）微组装在一块50mm×80mm多层厚膜基板上，群焊40个密封载体，面积缩小为原来的1／5，重量减轻为原来的1／3。组装密度越高，体积越小，重量越轻。

四、速度高。组装密度越高，互连线越短，时间延迟越小，速度就越快。如日本的SX—2型超级计算机采用6项新组装技术，实现了每秒13亿次浮点运算速度和6毫微秒机器周期。

五、可靠性高。用TAB法的焊接强度是金丝球焊的5倍。(陈继传)