国外焊接技术最新进展情况之微连接技术
仪器信息网 · 2009-03-30 19:49 · 24012 次点击
对装有256至400个连接点的配线盒需要使用细铜线的连接技术,这里主要的问题是氧化和小的工艺窗口。使用金代替铜也是比较理想的,原因是金的导电性及散热性均更好。
此外,由于快速氧化的问题,因而在钢片上进行连接对于大规模系列生产不是一种合适的方案。较好的方案是Kulicke&Soffa公司的专利“防止氧化工艺”,可以使金线与铜的表面连接在一起。
在该工艺中,电路片在圆板上被清洗,去除铜氧化物,并在电路片上覆盖上一层保护膜,然后将一个金球焊接到铜端子表面,使用超声波能穿透保护层与铜端子压焊到一起,可以使用OP2-Gold60连接60μm网线的铜端子。现正在试验铜板上焊接细铜线的技术,已在2003年被采用。
另一项新的连接技术可以应用在包装技术和半导体基片技术领域。NCS(纳米端子连接系统)技术的基础是涂了一层导电材料的金字塔形的颗粒。这些颗粒面积大的一面放在基片上,颗粒底面承受的压力低,使颗粒顶部的压力与其截面积的成反比例地增加,然后颗粒的尖部压到连接物上(如:集成线路基片),并插入到变形材料中,以此来实现电的连接。一般用尺寸为4~25μm,外表涂有镍的金刚石粉末作为这种颗粒物。
关于将集成线路连接到硅基片上,通过氩离子轰击连接表面可以获得很好的质量,轰击不会对电子特性产生影响。尽管连接处还有些不完美,但因热导电性与基体材料的相同,所以它也可以在低温和低压下进行连接。
在大多数情况下,可使用TLP连接把用微系统技术制造的零件组装成组合微系统。为此,连接各部分成员要使用钢或镍等高熔点元件和锡或铟等低熔点元件的多层系统。TLP钎焊系统可以采用“磁控管溅射离子喷镀PVD工艺”,同时调整基片的温度。使用特定元素的基片温度可以保证为晶粒结构和均匀地利用各个TLP层。除了通过电阻加热回火,基片还可以通过一系列的中间冷却和蚀刻工艺回火。但是,基片温度绝对不能与特定元素的熔点相同,以避免在工艺中形成金属中间相。
当今,使用激光辐射可以进行金属微系统的各种微制造工艺,目前的制造精度为10μm。由于从原理上说,它们的聚焦能力更好,基本上短波激光器(Nd:YD激光器和受激准分子激光器)适合于微加工;Nd:YAD激光器通过反射镜或光导纤维把射线传到加工位置。为了获得最小的聚焦直径,要求光束的质量很高,这是由激光器谐振器的设计决定的。使用专门的多透镜聚焦系统和望远镜,得到的聚焦直径最接近理论可获得的最小焦点直径。使用CNC系统可以将微加工的过程编程。
下面是用Nd:YAG激光器进行激光微加工的应用例子:
(1)带有10μm切缝的电子接触弹簧。
(2)大面积特种钢箔的高速打孔(孔径为100μm)。
(3)微型雕刻。
(4)特种钢箔的轨迹焊接(焊缝宽度约为70μm)和激光微折弯。
在电子元件的导线连接方面,同步激光束钎焊工艺是一项新的进展,激光器可同时将所有的导线连接点都曝光。同步激光束钎焊的系统技术先决条件与光束形成元件有关,它能均匀地将激光传到各个连接点。例如,通过将光线投射到元件各个侧面就可以实现这些要求。这种方案采用固定的长度的准确的光线,正在得到工业应用。
这种方法的一种改进方式是,使产生的光束适合于待焊零件的几何形状和网格尺寸。每个光点均应完全与一个零件的连接相一致,从而使整个吸收的激光能量都用于加热连接物体,此外在使用光线时基板不会受到辐射。