微組裝技術(shù)是綜合應(yīng)用高密度互連基板技術(shù)、多芯片組件技術(shù)、系統(tǒng)/子系統(tǒng)組裝技術(shù)、3D組裝技術(shù)等關(guān)鍵工藝技術(shù)，把構(gòu)成電子電路的各種微型元器件（集成電路芯片和片式元器件）組裝起來，形成3D結(jié)構(gòu)的高密度、高性能、高可靠、微小型和模塊化電路產(chǎn)品的先進(jìn)電子裝聯(lián)技術(shù)。

微組裝技術(shù)（MPT）是在SMT和混合集成技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代電子組裝和互連技術(shù)，即以多芯片組件（MCM）和3D組裝技術(shù)為代表的新一代微組裝技術(shù)，是電子整機(jī)實(shí)現(xiàn)模塊化、智能化、復(fù)合化、高頻率和在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)組裝功能高度綜合集成的根本途徑。

1.微組裝技術(shù)的特征

微組裝技術(shù)是第五代電子組裝和互連技術(shù)，是混合微電子技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物，其工藝技術(shù)基礎(chǔ)是混合電路工藝。它有別于傳統(tǒng)的混合集成電路，其特征如下。

①電路功能：不再是功能單一的電路，而是復(fù)雜的混合集成多功能微電子組件，具有部件、子系統(tǒng)甚至系統(tǒng)級(jí)功能。

②結(jié)構(gòu)特征：采用高密度多層布線基板，微焊、鍵合和組裝有高集成度裸芯片IC及其他微型元器件構(gòu)成的高密度微電子組件。

③集成規(guī)模：屬于混合大規(guī)模集成電路或混合甚大規(guī)模集成電路（HLSI、HVLSI）范疇。多芯片組件（MCM）是一種典型的微組裝技術(shù)，也是一種典型的高級(jí)混合集成電路技術(shù)。

④組裝密度每提高10%，電路模塊的體積可減少40%～50%，質(zhì)量減少20%～30%。微組裝技術(shù)對(duì)減小微波組件的體積和質(zhì)量，滿足現(xiàn)代電子武器裝備小型化、輕量化、數(shù)字化、低功耗的要求具有重要的意義。

微組裝技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電子裝備小型化、輕量化、高密度3D互連結(jié)構(gòu)、寬工作頻帶、高工作頻率和高可靠性等目標(biāo)的重要技術(shù)途徑。

2.微組裝技術(shù)的定義及關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 微組裝技術(shù)的基本概念

以微電子技術(shù)、高密度組裝技術(shù)和微焊接技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性組裝工藝技術(shù)，即在多層布線基板上，按照電原理圖，將微電子元器件及微型元器件組裝起來，形成高密度和高可靠3D結(jié)構(gòu)的微電子產(chǎn)品組件、部件、子系統(tǒng)的綜合性高技術(shù)。

GB 50877對(duì)微組裝的定義：“在高密度多層互連基板上，采用表面貼裝和互連工藝，將構(gòu)成電子電路的集成電路芯片、片式元器件及各種微型元器件組裝起來，并封裝在同一外殼內(nèi)，形成高密度、高速度、高可靠性的3D立體結(jié)構(gòu)的高級(jí)微電子組件?！蔽⒔M裝涉及集成電路技術(shù)、固態(tài)技術(shù)、厚薄膜技術(shù)、微電路技術(shù)、互連與微焊接技術(shù)、熱控制技術(shù)、高密度組裝技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、可靠性技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工程等領(lǐng)域，是一門電路、結(jié)構(gòu)、工藝、材料、元器件等緊密結(jié)合的綜合性技術(shù)。

GB 50877指出：微組裝主要生產(chǎn)工藝包括芯片和基片的貼裝工藝、互連工藝、封裝工藝；輔助工藝包括真空焙烤工藝、清洗工藝、涂敷工藝、測(cè)試工藝等。

2.2 微組裝技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）高密度多層互連電路基板的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)高密度多層互連電路基板的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)包括厚薄膜混合集成電路設(shè)計(jì)和制造工藝。集成電路分為厚膜電路、薄膜電路和半導(dǎo)體集成電路。厚膜電路與薄膜電路的區(qū)別有兩點(diǎn)：一是膜厚的區(qū)別，厚膜電路的膜厚一般大于10μm，薄膜的膜厚大多數(shù)小于1μm；二是制造工藝的區(qū)別，厚膜電路一般在氧化鋁陶瓷上采用絲網(wǎng)印刷工藝；薄膜電路采用的是真空蒸發(fā)、磁控濺射等工藝方法。

（2）微組裝基本工藝微組裝基本工藝包括環(huán)氧貼裝、回流焊、共晶焊、引線鍵合、倒裝焊、釬焊、平行縫焊、激光焊、清洗、涂敷和真空烘焙等。這里的回流焊、共晶焊、倒裝焊、釬焊、平行縫焊、激光焊都是微焊接。

（3）高密度組裝技術(shù)以線綁定（Wire Bonding）、倒裝芯片（Flip Chip）等裸芯片組裝為基礎(chǔ)的一級(jí)組裝工藝技術(shù)，包括一級(jí)封裝SIP，一級(jí)、二級(jí)混合組裝的MCM工藝技術(shù)，不包括半導(dǎo)體裸芯片制造工藝（0級(jí)）和純SMT/THT為基礎(chǔ)的二級(jí)組裝工藝技術(shù)。

2.3 微組裝與常規(guī)電子組裝的主要區(qū)別

常規(guī)電子組裝是以一般電子元器件及普通印制電路板為基礎(chǔ)的組裝技術(shù)。微組裝則是以芯片（載體、載帶、小型封裝元器件等）和高密度多層基板（陶瓷基板、表面安裝的細(xì)線印制電路板、被釉鋼基板等）及微焊接為基礎(chǔ)的綜合性組裝技術(shù)。微組裝組件的組成形式可分為載體型微組裝組件和多芯片組件（MCM）兩種。

3.微組裝技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

3.1 國(guó)內(nèi)微組裝技術(shù)電路標(biāo)準(zhǔn)

微組裝技術(shù)在國(guó)內(nèi)屬于20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初期軍用電子裝備的先進(jìn)制造技術(shù)，是研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)和關(guān)注的焦點(diǎn)。近10年微組裝技術(shù)的發(fā)展很快，尤其是十大軍工集團(tuán)的一些重點(diǎn)研究所都相續(xù)投入巨額資金開展微組裝技術(shù)研究。已有的標(biāo)準(zhǔn)如下。

●GJB 128A—1997《半導(dǎo)體分立元器件試驗(yàn)方法》。

●SJ 2068—1998《微電路模塊總規(guī)范》。

●GJB 548B—2005《微電子元器件試驗(yàn)方法和程序》。

●GJB 597B—2012《半導(dǎo)體集成電路通用規(guī)范》。

●GJB 2438A—2002《混合集成電路通用規(guī)范》。

●GJB 2440A—2006《混合集成電路外殼通用規(guī)范》。

3.2 國(guó)際微組裝技術(shù)電路標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于微組裝技術(shù)的電路設(shè)計(jì)可以參考以下標(biāo)準(zhǔn)。

●IPC-D-859《厚膜多層混合電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。

●IPC-HM-860《多層混合電路規(guī)范》。

●IPC-MC-790《多芯片組件技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》。

●IPC-SM-784《芯片直裝技術(shù)實(shí)施導(dǎo)則》。

●IPC-6015《有機(jī)多芯片模塊（MCM-L）安裝及互連結(jié)構(gòu)的鑒定與性能規(guī)范》。

4. 微組裝結(jié)構(gòu)

4.1 多芯片組件（MCM）

多芯片組件技術(shù)是實(shí)現(xiàn)板級(jí)電路1.5級(jí)電子組裝的模式之一，如圖1所示，多芯片組件通過芯片鍵合技術(shù)、絲焊技術(shù)和SMT技術(shù)把集成電路和SMD/SMC焊接到高密度多層互連電路基板上去，構(gòu)成多芯片組件，是系統(tǒng)級(jí)封裝（SOP）技術(shù)的組成之一。

（3）2D微波多芯片組件之間的3D垂直微波互連技術(shù)

2D微波多芯片組件之間的3D垂直微波互連技術(shù)既要實(shí)現(xiàn)2D微波多芯片組件之間在垂直方向的高微波性能互連，又要滿足小型化、輕量化和高密度要求。傳統(tǒng)的垂直焊接互連方式要求的連接間距很大，而且不易安裝和拆卸，不能滿足高密度微波組件立體組裝的要求。

新型連接器內(nèi)導(dǎo)體為鍍金鎢絲，有一定的彈性，將其裝入支撐介質(zhì)，與上、下層基板壓緊固定，接觸電阻僅為1mΩ，是實(shí)現(xiàn)多塊微波多芯片組件基板上的導(dǎo)體高密度和高質(zhì)量互連的有效方法。這種連接器不僅是優(yōu)良的微波連接器，而且是大電流的直流連接器。采用這一方式實(shí)現(xiàn)了2D微波多芯片組件之間的無焊接垂直互連。通過3D電磁場(chǎng)仿真設(shè)計(jì)軟件HFSS建立模型、仿真并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得了良好的電氣性能。

4.5 微波組件系統(tǒng)級(jí)組裝（SIP）技術(shù)

微波組件系統(tǒng)級(jí)組裝（System-In-a-Package，SIP）技術(shù)是在一塊多功能電路基板（殼體）上集成包含微波電路、低頻控制電路、數(shù)字電路和電源等的系統(tǒng)組裝技術(shù)。SIP技術(shù)在組裝中大量采用系統(tǒng)/ 子系統(tǒng)級(jí)多芯片組裝等新技術(shù)，使微波組件向著具有完整的系統(tǒng)或子系統(tǒng)功能、小型化、高密度、寬工作頻帶、高速度、較少的外互連線等方向發(fā)展。

一個(gè)完整的SIP方案應(yīng)當(dāng)是功能與高密度封裝微小型化的整合結(jié)果。這個(gè)方案中包括超高密度的細(xì)線排布和全局互連、新組分基板材料、在一個(gè)基板中埋植射頻無源元器件、SOC及高密度組裝。SIP技術(shù)是先進(jìn)、新穎的系統(tǒng)級(jí)微組裝技術(shù)，幾乎包含了當(dāng)今全部的先進(jìn)組裝工藝，是“最好”的芯片集成技術(shù)和“*********”的封裝技術(shù)的合成。

采用SIP 的數(shù)字化接收/發(fā)射子系統(tǒng)組件，可以將由混頻器、濾波器、放大器和級(jí)聯(lián)在兩級(jí)功率放大器前的驅(qū)動(dòng)放大器組成的微波接收/ 發(fā)射部分，與由FPGA/ASIC實(shí)現(xiàn)的并串轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換、數(shù)模變換發(fā)射陣列和接收機(jī)模數(shù)變換器等數(shù)字接收/ 發(fā)射部分集成在一起，使其控制和數(shù)據(jù)輸入/ 輸出都是數(shù)列式的。數(shù)字化接收/ 發(fā)射子系統(tǒng)組件是實(shí)現(xiàn)下一代數(shù)字陣列雷達(dá)（Digital Array Radar，DAR）的關(guān)鍵，對(duì)于大幅度提高雷達(dá)的技術(shù)性能和可靠性發(fā)揮了重要作用。

由于SIP組件應(yīng)用平臺(tái)的擴(kuò)展和可靠性要求的提高，對(duì)其氣密性要求日益迫切，采用的封裝形式也呈多樣化，如局部氣密封裝等，如圖10所示。

圖13　目前雷達(dá)有源電掃天線陣面和新一代先進(jìn)有源電掃天線陣面

不僅組件的質(zhì)量可以減輕，而且組件可以貼在天線陣面上，天線陣面和冷板可以設(shè)計(jì)為整體結(jié)構(gòu)，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制造帶來極大的便利，陣面質(zhì)量將大大減輕，成本也將顯著減少。此外，有源陣面的結(jié)構(gòu)更為緊湊、外形更為靈活，有利于共形、隱身、共口徑設(shè)計(jì)，以及實(shí)現(xiàn)寬帶性能等。

5.3 SIP技術(shù)在星載合成孔徑相控陣?yán)走_(dá)（SAR）中的應(yīng)用

星載SAR 具有在太空軌道對(duì)地球目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)和成像的功能，在軍/ 民用領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。新一代星載SAR的分辨率已能達(dá)到亞米級(jí)，功能越來越強(qiáng)，設(shè)備體積也越來越龐大。由于衛(wèi)星有效載荷的體積和質(zhì)量受到嚴(yán)格限制，采用SIP技術(shù)研制生產(chǎn)星載SAR相控陣天線需要的大量多通道集成化接收/發(fā)射系統(tǒng)及微波組件成為降低衛(wèi)星有效載荷體積和質(zhì)量的有效途徑。圖14所示是美國(guó)采用SIP 技術(shù)研制的應(yīng)用于可跟蹤地面移動(dòng)目標(biāo)的星載GMTI/SAR雷達(dá)的多芯片子系統(tǒng)組件。