混合集成电路的组装与封装工艺
韩杨锋
（陕西国防学院电子系微电3101班）
摘要：混合集成电路是由半导体集成工艺与薄（厚）膜工艺结合而制成的集成电路。
混合
集成电路是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互连线，并在同一基片上将分立的半导体芯片、单片集成电路或微型元件混合组装，再外加封装而成。
与分立元件电路相比，混合集成电路具有组装密度大、可靠性高、电性能好等特点。
相对于单片集成电路，它设计灵活，工艺方便，便于多品种小批量生产；并且元件参数范围宽、精度高、稳定性好，可以承受较高电压和较大功率。
关键词：混合集成电路、电路互联、导电胶
引言:混合集成电路组装所用的工艺，在当今工业界是相当标准的，差别主要是在选择组装
材料（粘结胶或冶金贴装）、互联工艺（线焊、倒装片或带式自动键合）和密封方法（缝焊、带式炉密封或塑封）上。
对于厚膜和薄膜、组装工艺一般是相同的。
取决于基片是用合金贴装还是用环氧贴装方法贴到封装内，有几种组装顺序：若用合金贴装，因为这是高温操作（用金—锡焊片时约310~320℃），基片必须首先贴在封装上，随后的芯片和元件贴装是用递减的工艺温度的顺序进行的。
这样，若某些元件是用软焊（铅—锡或铟合金）而其他元件用环氧贴装时，温度较高的焊料贴装应该先进行加工。
自然，为降低成本，人们希望仅采用一种贴装工艺，而且最好是环氧贴装，因为环氧最便宜而且容易返修。
当用环氧作为贴装材料时，有两种顺序可供选择，基片可以先贴装到外壳底座上，然后将芯片贴到基片上；或者可以将全部芯片先贴到基片上，然后再将基片贴到外壳底座上。
对于多单元复合基片（在基片背面有激光划线，以便以后分开），在分开基片和将它们插入到外壳底座上之前，批量制造导体/电阻/介质图形，用丝印或自动分配方法成批施加环氧粘接剂，自动贴装芯片和固化粘接剂是比较经济的。
在贴装以后，芯片（面向上）用几种焊接工艺之一进行电气互联。
最广泛使用的工艺是从器件焊盘到基片上金属化焊区之间用金线或铝线键合。
芯片也可以倒装（面向下）焊接，通过芯片表面的焊锡凸点对应的焊接到基片的焊盘上进行连接。
第三种互联工艺是自动载带焊接（TAB），芯片焊到经过特殊设计的聚酰亚胺载带上，以便使芯片在装到基片上之前，可以预先进行电性能测试和老炼。
在整个装配过程中，需要许多清洗步骤。
清洗必须充分，以便去掉所有污物，但也不要太严格，致使芯片和线焊受到损害。
最后一次清洗完，需要真空烘培，以去掉潮气和吸收的其他挥发物。
1、元器件准备
混合集成电路通常是由平面化元件和分立的微型元器件通过组装技术混合构成。
因此，在电路组装之前，如何正确的选择和筛选元器件，不仅影响到电路功能，而且将影响组装技术及可靠性。
1、1元器件选择
在采用厚、薄膜混合集成工艺组装电路时，选择元器件，除了着重考虑满足电路功能对元器件电性能的要求之外，还需考虑混合集成电路工艺对元器件结构形式、体积、重量提出的要求。
除了平面电阻和平面导带之外，大量微型分立的有源元件和片状或微型未封装的无源元件，也可以用于厚、薄膜混合网络中，采用这些分立元器件，主要是因为厚、薄膜工艺不能提供。
目前使用的外贴元器件有以下几种。
（1）电阻器
在厚、薄膜电阻器与外贴分立电阻器之间的选择，主要取决于所要求的性能参数。
一般情况下，采用厚、薄膜电阻器即可，但当电路提出特殊要求时，如热敏电阻、可变电阻、大功率电阻、甚低电阻等，就不可避免的要采用一些外贴的分立电阻器。
常用的有片电阻器、非包封电阻器。
片式固定电阻器，从Chip Fixed Resistor直接翻译过来的，俗称贴片电阻(SMD Resistor),是金属玻璃铀电阻器中的一种。
是将金属粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。
耐潮湿，高温，温度系数小。
贴片电阻有5种参数，即尺寸、阻值、允差、温度系数及包装。
1．尺寸系列贴片电阻系列一般有7种尺寸，用两种尺寸代码来表示。
一种尺寸代码是由4位数字表示的EIA(美国电子工业协会)代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位。
另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。
不同尺寸的电阻，其功率额定值也不同。
表1列出这7种电阻尺寸的代码和功率额定值。
2．阻值系列标称阻值是按系列来确定的。
各系列是由电阻的允差来划分的(允差越小则阻值划分得越多)，其中最常用的是E-24(电阻值的允差为±5％)，如表2所示。
贴片电阻表面上用三位数字来表示阻值，其中第一位、第二位为有效数，第三位数字表示后接零的数目。
有小数点时用“R”来表示，并占一位有效位数。
标称阻值代号表示方法如表3所示。
3．允差贴片电阻(碳膜电阻)的允差有4级，即F级，±l％；G级，±2％；J级，±5％；
K级，±10％。
4．温度系数贴片电阻的温度系数有2级，即w级，±200ppm／℃；X级，±lOOppm ／℃。
只有允差为F级的电阻才采用x级，其它级允差的电阻一般为w级。
5．包装主要有散装及带状卷装两种。
贴片电阻的工作温度范围为-55--+125℃，最大工作电压与尺寸有关：0402及0603为50V，0805为150V，其它尺寸为200V。
目前应用最广的贴片电阻的尺寸代码是0805及1206．并且逐步有趋势向0603发展。
最常用的允差为J级。
在厚、薄膜网络中，也可以利用带有引线的非包封电阻器，以满足特殊的使用场合和性能要求。
典型的小型非包封电阻器是1\8 瓦碳合成电阻器和1\20瓦金属膜电阻器。
（2）还有电容器与电感元器件和半导体器件。
2、工艺筛选
工艺筛选是提高元器件可靠性的重要手段之一。
通常，用于混合集成电路的元器件在组装之前都要经过严格的工艺筛选，剔除早期失效的产品。
筛选的项目取决于产品的失效机理，其应力强度依赖于在该应力下的失效分布以及使用要求。
2.1工艺筛选项目
（1）电参数测量
（2）高温贮存也称高温老化。
（3）低温贮存
（4）温度冲击
（5）潮湿贮存
（6）振动
（7）检漏
（8）电功率老化
（9）特性曲线筛选
3、电路互联
电路互联是将外贴有源元件和无源元件组装到混合集成电路中去。
2.1互联的分类
（1）合金键合：合金键合是指采用焊料的一系列焊接方式。
它包括：烙铁焊接‘红外线焊接、电阻焊接和再流焊等。
（2）固相键合：它是利用被焊接零件之间在外界条件作用下发生固相变化而造成互相连接。
它包括热压焊、超声焊等。
（3）熔焊：应用电子束、激光等加热零件，使欲互相连接的部分熔融，而达到互联之目的。
这种焊接方式多用于膜层较厚的电镀层、厚膜导电带等。
对蒸发、溅射在基片上的膜层较薄的薄膜电路则应用较少。
（4）导电胶粘合：使用以导电性材料做填充料的粘接树脂（环氧树脂、硅酮树脂等）来进行某些互联以代替焊接，在一定条件下是可行的。
这种方法近年来正逐步得到应用。
2.2影响互联的因素
（1）表面污染
（2）界面接触
（3）连接的稳定性
（4）膜层的附着力。
4、导电胶粘合
所谓导电胶，是指把导电性能良好的材料如金属粉末、碳粉等作为填料，均匀的按一定比例混合在作为母体材料的合成树脂之中而形成的导电性树脂，这种材料既具有树脂自身的特征，如橡胶粘性、弹性、工艺性等又具有填料的某些特征，如导电性，所以称之为导电胶。
在混合集成电路中，导电胶一般都是被用来粘接晶体管的芯片，这样可以增强芯片与基片的粘接强度，简化工艺。
[参考文献]
[1]参考文献1 百度文库
[2]参考文献2 \\server\教师专用\张喜凤\薄厚膜相关资料\_厚薄膜溷合集成电路——设计、制造和应用 (pdf)。