本文介绍今年四月在美国加州举行的高密度封装国际会议，会议上的一些新动态，新技术。

　　SANTA CLARA, CALIF. 今年四月在美国加州HD(high density)国际会议上，人们很难错过光电子这个流行的事物。许多公司明显地将其注意力转移到光电子应用上面，并且找到了重要的新市场。

　　Karl Suss, Palomar技术与半导体设备公司在场讨论了他们的激光二极管安装机器。ESEC公司最近也已经宣布了类似的激光二极管安装能力。这些产品不是在其贴装技术中的革命性产品，因为他们只是简单地调剂了以前的芯片安装设备的精确贴装能力。独特性的东西是它们设计用来对付激光二极管安装的特殊挑战，包括共晶金工艺的高温、擦洗、非常小的芯片尺寸和其他与激光二极管有联系的因素。按照Karl Suss公司的Klaus Ruhmer所说，其中最大的一个挑战是处理这些产品中的光纤。

　　SST国际公司有一个有趣的精确贴装光电子元件的方法，使用经机加工的石墨插入物来迫使芯片到其位置上。现在的精度不匹配基于倒装芯片贴装机的设备精度，但是可以预见蚀刻工艺产生类似的模板，得到高得多的元件贴装精度。

　　检查设备是公司将其机器扩展到光电子领域的另一个地方。Royce仪器公司展示了他们所描述为唯一六面激光二极管的检查工具。具有上、下和靠近激光二极管的相机，加上一个将元件围绕一根垂直轴旋转360度的机构，激光鸸极管的所有六个面都可以看到。

　　V.J.技术公司，一个X射线系统制造商，有一个产品，使用了一个非晶质硅探测器，而不是传统的CCD像机。结果清晰度提高，可用来识别封装内的光纤位置，这是一个非常重要的能力，因为一个光学产品的性能很大程度上取决于元件的对中位置。

芯片变薄的进步

　　如果业界的咒语是“更小、更快、更便宜”，那么Arkansas大学与Irvine传感器公司的研究者要把该咒语修饰的更准确，“更小、更薄、更快、更便和更可靠”。Arkansas大学的Jedediah J. Young演示了将集成电路(IC)变薄的机械与形态上的影响，以及用于在大功率水平上运行一个变薄IC的温度管理方案。

　　对薄芯片的需求或期望出自许许多多的优势，包括薄芯片要求较少空间的事实，允许单位体积上更多的功能(通过堆叠)，通过提高温度性能增加功率消耗，和可以适应弧形的表面。因为薄芯片具有更多的灵活性，它们也能够经受较大的温度膨胀系统(CTE)不匹配。尽管如此，芯片变薄有潜在的缺点 - 即，在变薄、处理或安装期间芯片破裂，以及在芯片背面的负表面影响。

　　有许多方法将硅(Si)晶圆(wafer)变薄，包括等离子腐蚀、背面磨削与抛光、激光化学腐蚀、湿化合物腐蚀和聚焦离子光束加工。可是，在Young的小组中的研究者们将其研究集中在等离子腐蚀与背面磨削/抛光上面。一般地说，等离子腐蚀已经发现不会对晶圆的定面造成损害，也不会引起对SiO₂层或CMOS元件的电气损坏。可是，通过等离子腐蚀的硅晶圆确实显示很大的弯曲和一些表面变色。另一方面，背面磨削/抛光使用金刚石磨削轮背磨设备，结合应力管理技术，将对晶圆的损坏减到最小。

　　减薄的晶圆随后要测试，机械弯曲循环10,000次来证明芯片的机械完整性。还有，在温度循环之后没有发现电气性能的降级。

　　原子力显微技术(AFM, atomic force microscopy)用来分析未处理的、等离子腐蚀的和抛光的表面。减薄似乎会减小晶圆切片所形成的大凸块，虽然等离子腐蚀造成凹陷、抛光造成凹槽。研究者得出结论，磨削-抛光方法产生人们更希望的表面。

　　引线结合的(wire bonded)和倒装芯片的(flip chip)IC的大量温度模型显示，旁路孔(via)将稍微增加温度效率，底面冷却是一种比边缘冷却更高效率的热传导方法。Arkansas大学和Irvine传感器公司将继续研究在减薄芯片上引发的残余应力，以及开发另外的温度管理方案来增加最大的操作功率。

嵌入返工能力

　　虽然太多热量对一个封装可能是灾难性的，但是反过来又是必要的，例如在封装贴装到板上之前必须加热取掉和返工这种情况中。TRW公司的Mary C. Massey对“返工高密度界面的集成加热器”提出了最新的见解。她的论文介绍了可以设计到任何新的用户微电子封装(陶瓷或塑料)中的集成加热器的概念。该技术提供通过传统方法所不能得到的优势，传统方法是加热整个印刷电路板装配，接着局部热风将零件取下。据说这个新方法对于提供焊锡回流安装的局部加热和对周围引脚与面积排列的封装拆卸工艺是理想的。

　　来自TRW和Kyocera公司的研究者在薄膜纸中使用镍铬合金，并将加热器嵌入高温共结陶瓷的基版中。加热器放在与封装基座相邻的地方，以使的对胶的热传导最大，同时避免与电路层上面的布线干涉。加热器层的图案可以容易地修饰，以接纳通往封装底面的温度或电气接地旁路孔。加热器单元简直就是布线图的另一层，而从供应商的封装制造到电路板的装配，MCM封装的其它特性都不受影响。

使用集成加热器成功的返修

　　TRW公司已经在现在的太空飞行硬件上实施集成加热器设计，并且正在做有关其它应用的研究。Massey简洁地提到这个集成加热器技术，“它是一个嵌入式的救生船，如果你需要它，它就会出现。”

无铅开发

　　无铅装配继续是一个有极大兴趣的主题，它在HD国际会议上也有一个显著的地方。AIM公司的David Suraski发表一篇对无铅焊锡合金作为共晶Sn/Pb可能替代的研究论文，讨论了他们推荐一种熔化范围为215-217°C的96.2Sn/2.5Ag/0.8Cu/0.5Sb合金的理由。他在报告中说，相对于Sn/Ag/Cu，添加锑(Sb)元素可改善特性与性能。在回应观众有关高铅合金的潜在替代品时，他建议Sn/Sb作为一个选择。

　　在R. Wayne Johnson(CAVE/Auburn大学)的论文中，解释了在有机基板上的倒装芯片装的一些困难，该论文赢得了会议最佳论文奖。Sn/Pb和Sn/Ag/Cu两种合金都显示温度冲击试验后的开路与短路，和在锡球与FR4板内的破裂现象。无铅合金比Sn/Pb表现更差。结果很大程度上取决于使用的板的类型，结果暗示槽设计是更可取的。

　　在Flipchips.com网站的George Riley发表的有关CdZnTe探测器阵列的倒装芯片安装的讲演中显示，对于要求低温工艺的应用，无铅装配也可以用导电性胶来实现。阵列元件用金球凸块和一种以65°C温度固化的富银胶接合在铝基板上。用作底部充胶的密封剂不能与导电性胶凸块一起固化，因为凸块会扩散、可能造成短路。

Advanced Packaging June, 2001

(A 06/30/2001)