进入21世纪后,随着IT产业的不断发展和网络技术的日益进步,在电子组装领域与微电子组装领域中,新技术不断涌现,电子整机对应的半导体封装、基板实装、焊接组装、芯片处理工艺等也在日趋完善,如微电子的高速、高频化组装,适应环保的无铅化组装,光电子MEMS组装,轻薄型ISB高密度组装等已进入实用阶段,使电子机器在相同功能的范围内向更加小型、轻量、薄型化方向发展;在相同体积范围内功能更强,性能更高。  

  组装技术新亮点  

  高端BGA(High end BGA)  

  高端BGA是指陈列式半导体封装形式的BGA,它适应高速电路、高散热、多接点之特征,在CPU等代表产品中广泛应用,其最大特点是可以吸收Flip Chip众多的pin数(FCBGA),布线距离短,进行高速信号传输时损耗低。作为高端BGA,其结构上设置了均热板和散热板,芯片片基采用多层布线设计,这种封装结构应用在Intel信息处理器上,芯片对应的工作频率可达20GHz。  

  层叠式封装  

  高密度组装的技术终端,必将会向立体的三维组装发展,也就是说在一个封装单体内层叠了两三个芯片,如为了增加电话机存储功能的芯片封装形式,富士通、夏普公司已推出四个芯片重叠,其封装厚度仅为1.4mm,对应的芯片厚度可能只有100μm,今后的开发应用方向会向8个芯片的重叠结构发展。  

  微细化布线技术  

  信息产品的小型化和高性能发展趋势使基板的布线日趋细密。目前,大型基板的布线宽度可做到50μm,并正向25μm发展,而布线的成型方法都利用半添加法。人们通过利用半导体薄膜技术,进一步缩小布线宽度,估计到2008年布线宽度可以做到5μm~10μm。  

  高精密组装设备新品迭出  

  消费类信息产品的小型化趋势,使得表面贴装元件尺寸已进入0.6mm×0.3mm阶段。间距在0.25mm~0.30mm的CSP和Flip-chip技术在新一代移动电话、PDA、数码相机、个人电脑等产品上的应用开始普及,这类微间距封装器件的大量使用,对SMT生产线提出了更高的要求,例如,贴装精度必须提高一个等级,生产线应该是自动的精密组装生产线。目前著名的贴装机厂商如富士、西门子、飞利浦、松下等开发的高精度模组式实装机器,已受到业界的欢迎。  

  对应无铅化组装的环境要求,焊接设备的加温温区正在逐步增加。这使装置的设计有大型化倾向。实际上,焊接设备的多温区化和设备占有空间大小是相对的矛盾统一体,可根据产品组装要求综合考虑。当前8个温区,温度差ΔT控制在±2℃的回流焊设备已进入应用领域。  电子组装技术的新趋势  

  电子组装技术的发展与芯片技术、基板技术、环境调和有着紧密的关系。在高密度组装逐步走向通用电子产品之际,COB技术、MCM技术的应用面会逐渐扩大,Flip-Chip组装也会增多。今后,半导体封装将会向系统的单片化和系统的模块化方向(System on Chip System module)发展。可以预料表面贴装技术将进入芯片贴装技术时代(CMT,Chip Mount Technology)。到那时,贴装设备或者说是搭载装置应该具备什么样的功能,是我们必须考虑的课题。  

  日本电子信息产业协会对当代的电子组装技术制定了新的定义,即包含了半导体再布线技术、半导体封装技术、元器件往基板上的搭载技术、PCBA往设备构件上的组立技术等系统设计的综合技术。由此可见,掌握什么样的组装技术,在电子制造企业中将会显得越来越重要。    各国电子组装无铅化开发进程  

  美国  

  美国国立生产科学研究所(NCMS)从1990年开始对替代焊料的材料、工艺、设备等进行了系列开发研究,并对可能成为无铅焊料的79种合金进行筛选。  

  另外针对电子产品、特别是IT产品的组装生产性和组装可靠性特征,初步设定三种焊料作为表面贴装推荐的无铅焊料(见下表)。  

  欧洲  

  欧洲的无铅化推广组织(IDEALS)从1996年开始制定开发计划。IDEALS无铅化研究应用的结论有下面几项:  

  无铅焊接可以在技术、工业方面进入实用化;   

  Sn-Ag-Gu焊料有广泛的使用范围;  无铅波峰焊接工艺同原来的焊接形式变化不大;  

  需开发相适应的无VOC型助焊剂;应建立无铅化回流焊接工艺窗口;  

  可以设定完整的无铅焊接可靠性体系等。 

  日本  

  日本从20世纪90年代初开始进行无铅化研究,参加的研究院所和公司企业有50多家。第一期WG目标是评价测定Sn-7.5Bi-2Ag-0.5Cu合金,第二期目标是Sn-22Bi-2Ag合金。  

  在2000年的报告书中评价了NEC公司利用Sn-8Zn-3Bi合金量产笔记本电脑,说明日本在无铅化应用中已积累了一定的经验。其无铅化计划见下表。