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微连接

/micro-joining/
条目作者田艳红

田艳红

最后更新 2022-01-20
浏览 173
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微细材料的连接技术。又称精密连接、微电子焊接。

英文名称
micro-joining
又称
精密连接、微电子焊接
所属学科
冶金工程

微连接主要是提供电学连接、机械支撑和环境保护作用,因此微连接接头在机械性能、电性能及可靠性方面均有一定的要求。在集成电路(IC)封装、电子组装、微电子机械系统(MEMS)制造、医疗器械制造、仪器仪表制造、精密机械制造等领域具有广泛的应用。

微连接起源于20世纪50年代,电容制造时采用的电阻焊即是微连接技术。1957年贝尔实验室发明了热压丝焊,60年代产生了超声丝焊,1970年演变成热超声丝焊技术,均为微连接技术在微电子封装领域的较早应用。随着微电子系统、MEMS、精密仪器及机械向着更加微型化、多功能方向的发展,微连接技术成为其发展的核心技术。

微连接过程所用到的能场包括热、超声、激光、电、磁等,所涉及的连接材料为细丝、微球、薄膜、箔等,连接结构微细而复杂。根据不同的应用场合,微连接技术主要包括丝球超声热压键合、楔形超声引线键合、电子组装波峰焊、再流焊、晶圆直接键合、阳极键合、导电胶粘接、硅通孔堆叠芯片键合、三维芯片立体互连、面阵列钎料球互连、激光微焊接、平行间隙微电阻焊、电子束微焊接、纳米金属焊膏烧结技术等。

主要是:①连接材料的尺寸极其微小,在常规焊接中被忽略或不起作用的一些影响因素成为决定微连接质量的关键性因素。例如,薄膜材料连接时的溶解、微米级引线超声键合时的氧化膜破碎、蠕变变形及扩散、异种材料微电阻焊时的极性效应、电子电路连接接头的电迁移等。②微连接除了强度等力学性能要求外,更注重的是功能性要求。例如,电子封装与组装中微连接接头的导电性、导热性、连接导线的感性和容性寄生参数、芯片键合的欧姆接触特性等。在MEMS和许多微机械制造中的微连接接头要求极高的位置和尺寸精度。

发展方面主要有:①满足跨尺度连接的要求。微连接是一个多层次、跨尺度的连接过程,从芯片上纳米尺度的互连、微米级的引线互连、组装中的毫米级互连,一直到整机组装中的厘米尺度互连。特别是随着纳米材料与纳米器件技术的不断发展,跨尺度纳-微-宏连接技术将成为必然。向综合性制造方向发展。微系统在向立体结构、多尺度结构方向发展,随之微连接技术也从单项技术、辅助工艺技术向综合性制造方向发展,在同一平台上实现从芯片制造到系统整机全过程生产。与之相适应的新的微连接技术,以及与之相配的连接材料和装备必将不断出现,如纳米银连接技术、纳米合金连接技术、低温连接技术等。

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