浅谈微电子产品焊接的特点

谢欣桐

成都外国语学校高2014级8班

浅谈微电子产品焊接的特点

谢欣桐

成都外国语学校高2014级8班

本文围绕焊接尺寸较小，焊接密度较高、焊接材料多元化、具有极高的可靠性、焊接过程中存在内在变化差异、焊点间距线距缩小、焊接后清洁环保要求较高、焊接模式创新度高七个方面展开讨论，对微电子产品的焊接特点进行分析，并提出了一些作者自己的见解，希望能够对今后微电子产品的发展提供一些理论建议。

微电子产品 焊接 微焊接

随着我国科学技术的不断发展和进步，电子产品也逐渐从以往的电子管、晶体管逐渐过渡成为了大规模集成电力，使电子产品的体积尺寸逐渐缩减，这样一来，对电子产品中元器件及电路的焊接要求也相应提高了，特别是微电子产品所采用的焊接技术，完全颠覆了以往传统的焊接学，正在朝着多元化焊接技术方向发展。笔者通过本文对微电子产品的焊接特点进行了阐述。

1 焊接尺寸较小、焊接密度较高

若微电子元器件中的金丝球焊的金丝直径为25um，焊接成球状后的直接增加至50至70um，那么倒装片焊的焊点直径可达到80um。有研究表明，在一个面积小于2平方厘米的芯片中可以焊接形成1600至2300个输入输出引脚数，通过世界上最先进的微细加工机焊接技术，在直径仅为1毫米的面积范围内可以焊接形成一万个微型真空管，这一技术获得了全球科技领域的关注。

2 焊接材料多元化

为了能够更好地抵御电磁干扰，并满足相关环保要求，大部分微电子产品的焊接都是在硅片及陶瓷等复合非金属材料上进行的。要想在这种材料上实现稳定的焊接性能，必须对焊接过程中的冶金时间、冶金温度、冶金压力进行控制，同时要定期清晰焊接部位，提升焊接工艺的可靠性。

3 具有极高的可靠性

电性能是评价电子产品质量以及可靠性的关键要素，而电子产品的焊点所发挥的作用主要为实现电连接、热连接及机械固定。微电子产品的焊接要求与车船桥梁等结构件相比，在震动承载能力、冲击加载能力以及温度负荷上的要求相对较高，而在韧性、强度以及硬度等方面的要求则相对较低。由此可以看出，可靠性对于微电子产品的焊点来说具有十分重要的意义。例如一个规模较大的集成电路中至少会包含五百至两千个焊接点，如果其中某一个焊接点出现了虚焊问题，所造成的后果是不堪设想的。因此对于微电子产品来说，焊点的合格率必须保证为百分百。

4 焊接过程中存在内在变化差异

一般情况下，溶解、扩散以及湿润等因素在常规焊接工艺中并不会产生较为严重的影响，但是它们对于微电子产品中的焊接工艺来说却具有十分重要的意义，直接影响其可靠性与质量好坏，因此，微电子产品的焊接工艺及焊接设备研究、软钎焊接头力学研究、微电子产品的焊接工艺检测研究在电子科技领域中大受关注。

5 焊点间距线距缩小

电子产品前前后后经历了几十年的发展，从最初的电子管，到后来的晶体管，再发展到集成电路，最后才有了现在的超大规模集成电路，而电子产品的焊接方式也逐渐从传统的纯手工电烙铁单点连线焊接法，发展成为了现在常用的全自动化多点波峰浸焊法以及计算机数控再流炉焊法，此外，电子元器件逐步实现了微型化与集成化的转型，电子产品的尺寸变得十分微小，其焊点、焊点艰巨以及线路距离都被大程度缩减。例如，在电子管技术时代中，焊点直径通常在1至2毫米范围内，焊点间距小于2.5毫米。而在大规模集成电路技术时代中，电路输入及输出艰巨分别为2.54毫米与0.5毫米，基板线宽为1毫米，线路间距为2.54毫米，厚度为0.2毫米。

6 焊接后清洁环保要求较高

为了使微电子产品的质量得到进一步提升，在焊接完成后必须对其进行彻底清晰，将焊接部位残留的焊接剂以及其它杂物进行清扫，若未清洗干净，则会导致焊接点、电路、引线甚至是引脚等部位产生腐蚀现象，对微电子产品的质量造成了严重的威胁。在所有的清洗方式当中，使用频率最高、工艺最为传统的清洁方式是以CFC-F113氟利昂清洗方式，但是由于氟利昂对于大气臭氧层具有极强的破坏作用，随着近几年来全球气候的恶劣变化趋势家中，世界环境为生组织已经正式宣布不允许使用这种方式进行焊接清洁，因此逐渐被淘汰，并被其它清洁技术所取代，例如免洗型焊接剂焊接膏等。

7 焊接模式创新度高

随着电子科技的不断发展，电子元器件以及电子产品也逐渐朝着智能化、微小化等方向进步，焊接技术也由传统的穿孔焊接法发展成为了现在的表面贴装法，并带动了各种高速贴片设备以及再流焊接设备的发展。一般来说，高速贴片设备可以实现0.02毫米的贴片精度，贴片速度可以达到每小时14400只，实现0.1度的旋转精度，高速贴片机是通过计算机进行控制的，借助伺服电机及光栅尺进行定位，利用精确的印刷模式将各种贴片胶、焊膏、焊料均匀地涂抹在相应区域，随后再把片状元器件粘贴在对应的位置，经过一定时间的处理后送至再流焊设备当中等待熔化处理，这种焊接模式具有极高的效率，可以有效实现焊接工艺的全自动监控，同时具有防错功能，能够很大程度地确保为电子产品的焊接质量以及可靠性，从而发展成为了目前微电子产品领域中应用范围最广的焊接模式。

8 结束语

综上所述，微电子电路焊接技术以及微焊接技术与传统的焊接技术存在较大的差异，不仅如此，它在焊接理论、焊接材料、焊接用剂、焊接设备以及焊接方式上都进行了极大的创新，并取得了重大的突破。微电子电路焊接技术以及微焊接技术的发展不仅代表着焊接学科的成就，同时也意味着各种相关学科的同步发展，除此之外，还实现了电子产品在装连与焊接上的统一，为我国电子科技领域注入了新鲜的活力，使微电子产品朝着更加高质量、高效率、低成本、环保节能的方向不断发展。

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