基于表面張力自裝配機(jī)理及其在微電子封裝中的應(yīng)用.pdf

1、電子產(chǎn)品正朝著便攜式、網(wǎng)絡(luò)化和高性能化方向發(fā)展,這種市場(chǎng)需求對(duì)微電子封裝技術(shù)提出了相應(yīng)的要求:更高的電路密度、更多的I/O數(shù)而尺寸還要減小,采用微米級(jí)甚至納米級(jí)復(fù)合結(jié)構(gòu)等.將自裝配技術(shù)用于微電子封裝之中,可有效提高技術(shù)的先進(jìn)性,順應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)高端電子產(chǎn)品的需求.微尺度下起主導(dǎo)作用的是表面粘附力,包括表面張力、范德華力和靜電力,目前廣泛以表面張力作為驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)自裝配.自裝配技術(shù)中對(duì)表面張力的應(yīng)用分為兩種情況:一種是利用表面張力對(duì)已經(jīng)粗定位的

2、微部件進(jìn)行精定位;另一種是利用表面張力對(duì)隨機(jī)定位微部件的組合.前者又可分為利用表面張力產(chǎn)生拉力和利用表面張力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)微部件;后者類似于分子自組裝技術(shù).具有自對(duì)準(zhǔn)焊點(diǎn)的倒裝技術(shù)中,以焊點(diǎn)的表面張力為芯片自對(duì)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)已粗定位芯片的精定位.分析焊點(diǎn)的可靠性,制定了焊點(diǎn)失效判定準(zhǔn)則;基于能量最低原則實(shí)現(xiàn)單個(gè)焊點(diǎn)無量綱表面張力的計(jì)算;分析焊點(diǎn)表面張力的特性,明確焊盤尺寸、焊料體積、焊點(diǎn)高度對(duì)焊點(diǎn)表面張力的影響.提出了通過分析芯片受

3、力平衡來評(píng)估倒裝裝配效益的方法,運(yùn)用該方法可定量分析焊料體積、芯片變形(形狀、大小)、芯片尺寸對(duì)裝配效益影響.基于表面張力的流體自裝配,是在液態(tài)環(huán)境下利用表面張力實(shí)現(xiàn)隨機(jī)定位微部件自裝配的過程.建立了一個(gè)表面自由能計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)基于毛細(xì)管力流體自裝配系統(tǒng)表面自由能的計(jì)算.運(yùn)用數(shù)字圖像處理中模板匹配的計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意復(fù)雜形狀綁定點(diǎn)系統(tǒng)表面自由能的計(jì)算,進(jìn)而仿真出表征能量狀態(tài)與裝配狀態(tài)之間關(guān)系的能量地形圖.通過分析能量地形圖中對(duì)應(yīng)于