电子装联技术未来的走向

zjsxuw

电子装联技术未来的走向一自组装技术
4.2.1生产过程中使用自然原理
7 r, @9 P7 a* X; n, p4 ?自然界自身的方式形成高度复杂的物质对象，使物质本身连续不断地耦合无数同样的基本元素来形成自身，小.
' I4 W% @) L$ r8 x" `到分子，大到肉眼可见的颗粒及万物。DNA双螺旋线是生物学领域中自组装系统的例证,实际上晶体栅格的形成过
5 i' X4 z7 l5 ~. f- L, M程也可以用同样的原理解释。所有这些结构的共同点在于:在热动力学平衡中它们并非是依靠共价化学键来结合。
! X& W1 V8 s: b  D因此，它们虽然非常容易受到机械力或热力的冲击,但却可以不断自动调整或自身修复,还可通过每个颗粒或细胞
所固有的属性来形成，这些属性包括表面张力和分子间耦合力。
5 S" i! T  E- j+ l& @合成技术领域中的自组装T艺技术，需要对某些环境条件进行过程控制才能获得所想要的属性和结构，这些环境鲦
0 v- e) m9 N, {# D& M+ i件包括幼、温度、分子力或电场/电磁场。
4 i) b4 y1 D7 Z  }  w, Q万物都可以小到毫微级，如伴导体设备、显示器、以吸未来的电路组装技术。目前正式展开研究的部门有:
8 r. U) a, }7 W. }5 [  X" s.国伯克利等大学;
欧卅SANDiE(光电子和电子学领域中用于新型器件的自组装半导体毫微结构);
* {+ v' K; \/ t( ?( A0 m. 德闰DFG研究中心(毫微和微尺寸结构元素的体系结构)。
德国一个研究报告称:自组装技术贴装电子系统和光学系统的各种国际方法各有千秋。
4.2.2封装差距
随着半导体和微机械元器件尺寸小到毫微级时，纡机械组装系统和焊接技术的传统组装和连接技术,将会遇到严
5 V- G2 s% o' ~' R: i, T+ e重的挑战。D.O Popa在2004年SME制造月刊中发表的“微型和中间规模的组装'提出了“封装差距”，若按摩尔定律继
. P+ e* ]" X# h  j1 }1 B3 c续进行的话，就会在2010年以后的十年中发生“组装危机”。他还指出:组装和封装复杂电子系统的成本将占到整个
/ L+ N# ^- I7 s8 l7 {% u系统制造成本的60% ~ 90%。
D.O Popa称:按当前的组装过程及它们将来的生存能力开发了一种分类等级。 用当前的组装设备定位中型元器件
0 h; Z: j$ o$ N相对较为简单(中型元器件的定义是指元器件每端测量高度高于1 mm)。越来越明显的缺点是:原理上拾取和贴装环
" ]5 m6 k3 y$ k$ k( V节是连续的过程，每次只能贴装-个元器件。 要的物理效应是利用地心吸引力和摩擦力。在不久的将来,如果元
* Y2 w% a+ p0 \% _. v$ X5 T9 F器件的尺寸再继续减小的话，将会由毫米级缩减到微米级，并翔还将会继续减小。因此，必须使用地面效应、静鮑
4 Q/ G4 Z9 W: ~) v7 t学和Van-de-Waals力来处理微小的元器件。
因此，串行处理这些元器件已是不再可行的。在大量组装毫微米级元器件时，己不再使用机械工舫法涞精确定
位元器件了。主要影响这些些器件精确定位和贴装的因素是极小分子间的相互作用肋。由此可见基于机械方式的串
行处理技术将会完全失效。
. |! ^. i$ A$ I1 O; ]4.2.3并行贴装取代串行贴装
% u& g* n7 _& K7 Z' w$ a现在己到了使用并行贴装技术的时候了。A.Singh等 人在1999年IEEE微机械系统期刊发表的“使用倒装焊键合进行
微晶的移动”-文中所提出的方法是:使用移动的方式将预先搭建整个系统的薄膜图形转移到基板上,使用“印刷”的
! W6 @( v  B1 i4 H. l. {方式可以并行地制造整个电路图形。从效果上讲与喷墨或印刷到基板的思维是相似的:
试图在并行处理时将大量的中型级元器件放置于临时的基板上,再将它们互连后移离临时基板(作为贴装工作台的
临时基板是可以反复使用的)。在液体中或喷射印刷推进的方式下，应用扩散原理可以将元器件放置于该平台上,
: ~. V' Z# {" j) c7 b( ]% N  y% w这样可以使元器件接近其最终的位置。
另一种将元器件置于其位置的方法是:国专家Adalytix所做的，即应用微流体力学进行的一种高速初步定位的技
术，于此法具有较高的并行度，所以会达到较高的生产量。并行定位元器件的其他原理包括:静电学和磁学。
, J2 e4 j. _& H. x$ _总之,将元器件定位到所要求的位置及最终的对过程是比较复杂的，且这些过程还需要复杂的工艺技术。通过
克服弱的小范围力-键合力就可以达到所希望的标准。以上过程可以在润湿性或流动性环境中形成。
加利福尼亚的Alirn技术有限公司首次提出的流动式自组装(FSA)技术已经应用于RFID标签的大批量、高速、低成
( ], d$ A5 I" e本的制造中，而该公司已经对FSA进行了深入的研究，并获得了专利。
* s0 K3 D# m& vFSA技术将初步定位过程和最终定位过程合二为一。FSA技术通过溶液清洗基板上所需清洗的IC,并让它们作为最
低能态，代表预置位置的空穴。选择IC(毫微米级)并且将其置于基板上。该技术的实际产能为2m/H。
4.2.4元器件与基板之间的表面能
" C' o  v! N# e减小器件和基板焊凸点间的表面能是定位中型级元器件的另-种思想，这种方法需把焊凸点热到高于熔点的温
度。通过组装的轻微振动可用来纠正错误的定位，振动可以使元器件离开错误的位置并进行重新定位。但该技术不
能在元器件定位方面提供可选择性。H.O 雅各布等人在哈佛大学开发该技术。雅各布和美国昵阿波利斯(定向于3
0 A9 R* z# T9 F( M5 u0 |维自组装的微系统多元器件制造)、明昵苏达大学的Wei Zheng-超追踪一个相关的概念。
EU SHOT(自组装混合光电技术)以及UC加利福尼亚圣地亚哥的M.Ozkan等人开始将电场作为定向力来进行实验。
虽还是未提供可选择性，元器件能被有效地移动到它们的最终位置。剑桥大学微小系统技术实验室在研究中已经
) W5 L6 p, X% _& `使了磁场。分子识别作为较高的可选择性方法已经被圣地亚哥大学的S.C.Esener等人和Fraunhofer, IZM和Purd
ur大学的H.M.cNally等人所研究。
4.2.5结论
IBM进行的:使用自组织聚合体矩阵(具有20 nm直径的类似栅格的孔)在超密闪存的硅基板生成毫微晶体。在基于
( b0 c  A- F6 Z$ m3 R9 I电子学的EU项目DNA中正在探索研究缩氨酸和毫微管结合的可能性。其他有关毫微晶体(尺寸从50 nm到500 nm)
结构和概念都涉及毫微颗粒。虽然'迫近的封装差矩’还有相当一段时间,但是相当有前途的是通过自组装原理产生
- B' |# y9 y2 e* q* C( V! B的量子论点。
6 k. ^* s, A: M

& r' o, U7 l; l) {/ S- N" I+ u; o! n. ^


- [( ^% J3 K' ~: V, n
& I8 Y" S+ J5 L3 e8 D" c

fawa

未来走向还是比较难说