電子組裝級(jí)

介紹

組裝級(jí)隨著技術(shù)的發(fā)展變化很大。過去，級(jí)數(shù)不變，但內(nèi)容變化較大（如第一級(jí)組裝）。后出現(xiàn)改變組裝級(jí)數(shù)的趨勢(shì)，即隨著大規(guī)模集成電路和微組裝技術(shù)（見微電子組裝）的發(fā)展，第一級(jí)組裝規(guī)模迅速擴(kuò)大，為了縮短互連長(zhǎng)度，減少組裝延遲（即由于導(dǎo)線傳輸所需的時(shí)間），而直接組裝在第三級(jí)底板上。

微電子組裝高集成度的芯片

采用集成度高的芯片，如集成電路芯片、晶體管芯片、電阻芯片、電容芯片以及其他微型元件、器件（如小型封裝集成電路、晶體管），以取代常規(guī)的元件、器件等。改進(jìn)芯片安裝方法是縮小體積、提高組裝互連密度、提高可靠性的一項(xiàng)重要技

①　倒裝片法和線焊法：屬直接安裝法，安裝面積小，但芯片不能預(yù)測(cè)（老化篩選），影響混合電路或微電子組裝組件的合格率和可靠性。

②　芯片載體法：這是一種可預(yù)測(cè)的微小型芯片封裝型式，四邊和底部都引出焊區(qū)（或引線）,最多達(dá)300多個(gè)。載體有多種結(jié)構(gòu)型式（圖1）。帶有塔狀散熱器的有引線密封的載體和 4芯片的載體。密封陶瓷載體的可靠性高，應(yīng)用廣，其面積約為雙列直插式外殼的1/4～1/20（圖2）。

③　載帶法：一種供芯片安裝、互連、預(yù)測(cè)的特殊軟性印制線路，外形像電影膠卷。其特點(diǎn)是自動(dòng)化生產(chǎn)程度高?，F(xiàn)代采用的技術(shù)有載帶自動(dòng)焊接技術(shù)和凸點(diǎn)載帶自動(dòng)焊接技術(shù)。

微電子組裝微小型高密度互連

包括厚膜混合電路、薄膜混合電路、微波集成電路。

①　密封載體－多層細(xì)線基板組件是采用高密度互連和組裝技術(shù)的一種組件。這種組件的優(yōu)點(diǎn)是：可使用各種基板（如陶瓷基板、被釉鋼基板、印制線路板和酚醛紙板等）；敏感的芯片可封裝在密封載體中，組件不需要大封裝外殼,體積重量遠(yuǎn)小于混合電路;工藝性、可調(diào)試性、可維修性好；散熱性好；用氣相重熔焊技術(shù)可以在基板兩面都安裝載體，提高組裝密度。

②　多層陶瓷基板是現(xiàn)代用得最多的一種基板，絲網(wǎng)印刷厚膜導(dǎo)體線寬一般為0.1～0.2毫米，布線網(wǎng)格間距 0.25～0.5毫米。其制造方法有干法和濕法兩種。干法布線層數(shù)一般不超過10層，濕法布線層數(shù)可做到33層，但其制造工藝比干法復(fù)雜。在一塊基板上可組裝多達(dá)一百多個(gè)芯片（載體、載帶），其功能相當(dāng)于常規(guī)電子組裝的一個(gè)分機(jī)、分系統(tǒng)乃至整機(jī)。這樣，組裝層次和外互連接點(diǎn)數(shù)就大為減少。數(shù)字電路或模擬電路的印制電路板部件可用芯片（載體、載帶）－基板組件實(shí)現(xiàn)微電子組裝，其體積、重量可縮小為原來的五分之一至幾十分之一。

細(xì)線印制板表面安裝技術(shù)也是一種新的微電子組裝方法。

③　有機(jī)聚合物厚膜電路是在酚醛紙板、環(huán)氧玻璃纖維布板等基板上印刷的有機(jī)聚合物厚膜電路。它可與芯片、載體、載帶組裝和焊接，其特點(diǎn)是固化溫度低、價(jià)廉。

④　有機(jī)薄膜多層薄膜電路的互連布線密度比厚膜電路的高，布線網(wǎng)格可達(dá)0.1毫米，甚至更小。

⑤　微波組件包括單芯片微波集成電路和微波功放組件。前者是將微波晶體管和微波集成電路做在一片很小的砷化鎵基片上；后者是將微波晶體管－載體組裝在氧化鋁基板微波集成電路上。L波段輸出功率100瓦，可使發(fā)射機(jī)固態(tài)化、小型化，已用于相控陣?yán)走_(dá)。

IBM3081處理機(jī)熱傳導(dǎo)組件是一種新型的微電子組件。它采用濕法28～33層布線，在90×90毫米陶瓷基板上安裝 118個(gè)大規(guī)模集成高速雙極型邏輯電路芯片和門陣列芯片。每個(gè)芯片有120多個(gè)焊區(qū),按0.25×0.25毫米網(wǎng)格矩陣排列。組件共含35萬個(gè)通孔,厚膜導(dǎo)體最細(xì)0.08毫米，其生產(chǎn)、檢測(cè)、調(diào)試過程全由計(jì)算機(jī)控制。輸入和輸出為1800個(gè)針陣列引線，通過零插拔力插座與大型20層細(xì)線印制板（600×700毫米）互連。由于功耗達(dá)300瓦,采取活塞頂住芯片導(dǎo)熱、水冷、充氦等散熱措施,使所有芯片的結(jié)溫保持。后來日本和美國(guó)又研制成功微間隙導(dǎo)熱、風(fēng)冷散熱組件，使組件結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、輕巧。

微電子組裝更高級(jí)微電子

70年代末到80年代初，機(jī)載、彈載、艦載電子設(shè)備采用密度更高的微電子組裝產(chǎn)品。例如，有一種機(jī)載計(jì)算機(jī)由 8塊108×150毫米的密封載體-多層陶瓷基板構(gòu)成，體積僅有30×160×230毫米。IBM公司的4381計(jì)算機(jī)采用22個(gè)微間隙導(dǎo)熱風(fēng)冷組件（每個(gè)組件尺寸為64×64毫米，含31～36個(gè)大規(guī)模集成芯片）裝在一塊600×700毫米22層細(xì)線印制板上。只用一塊印制電路板完成常規(guī)電子組裝的一個(gè)機(jī)柜才能完成的中央處理器功能。日本電氣公司的SX-2超級(jí)計(jì)算機(jī)采用先進(jìn)的高速大規(guī)模集成芯片和高速高密度微電子組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了6納秒機(jī)器周期，每秒 13億次浮點(diǎn)運(yùn)算速度。

散熱冷卻技術(shù)

微電子組裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于體積小、電路密度高和功率密度大，新型單芯片功率最大達(dá)12瓦，組件功率密度達(dá)4瓦/厘米2。因此，必須采用高效的冷卻方法。除一般加散熱器風(fēng)冷外，還有冷板、液冷、熱管、沸騰冷卻等方式

微小型連接器

它尺寸小，插腳多，接觸可靠，具有零插拔力或低插拔力。

微電子組裝設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中必須考慮電路劃分、組裝結(jié)構(gòu)、布線設(shè)計(jì)、信號(hào)傳輸延遲、分布參數(shù)的影響、阻抗匹配、串?dāng)_抑制、電源、地系統(tǒng)的壓降、共耦、去耦、屏蔽、散熱等問題。

微電子組裝工藝

主要包括精細(xì)基板制造、芯片安裝、焊接、老化測(cè)試、密封、電路調(diào)試等工藝技術(shù)。

用大規(guī)模、超大規(guī)模、超高速集成電路需要結(jié)合先進(jìn)的組裝技術(shù)，方能做出先進(jìn)的電子設(shè)備?，F(xiàn)代電子設(shè)備，對(duì)微電子組裝的要求越來越高。正在研究中的新的微電子組裝技術(shù)，還有多基板高密度疊裝組件、新的多層細(xì)線基板技術(shù)、散熱技術(shù)、不需焊接的微互連技術(shù)以及聲、光、電結(jié)合的微電子組裝技術(shù)等。

微電子組裝與常規(guī)的電子組裝的主要區(qū)別在于所用的元件、器件、組裝結(jié)構(gòu)和互連手段不同。前者以芯片(載體、載帶、小型封裝器件等)多層細(xì)線基板（陶瓷基板、表面安裝的細(xì)線印制線路板、被釉鋼基板等）為基礎(chǔ)；后者以常規(guī)的元件、器件－印制線路板為基礎(chǔ)。微電子組裝的組裝密度可比常規(guī)電子組裝高5倍以上,互連密度高6～25倍，乃至100倍（薄膜布線技術(shù)），因此能減小電子設(shè)備的體積、減輕重量、加快運(yùn)算速度（信號(hào)傳輸延遲時(shí)間減小）、提高可靠性、減少組裝級(jí)。

根據(jù)電原理圖或邏輯圖，運(yùn)用微電子技術(shù)和高密度組裝技術(shù)，將微電子器件和微小型元件組裝成適用的、可生產(chǎn)的電子硬件的技術(shù)過程。

微電子組裝是新一代電子組裝技術(shù)。它是一門新型的電路、工藝、結(jié)構(gòu)、元件、器件緊密結(jié)合的綜合性技術(shù)，涉及到集成電路固態(tài)技術(shù)、厚膜技術(shù)、薄膜技術(shù)、電路技術(shù)、互連技術(shù)、微電子焊接技術(shù)、高密度組裝技術(shù)、散熱技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)和可靠性技術(shù)等領(lǐng)域。

微電子組裝一方面盡可能減小芯片和元件、器件的安裝面積、互連線尺寸和長(zhǎng)度，以提高組裝密度和互連密度；另一方面則盡可能擴(kuò)大基板尺寸和布線層數(shù)，以容納盡可能多的電路器件,完成更多、更重要的功能,從而減少組裝層次和外連接點(diǎn)數(shù)。