Occam倒序工艺可行性研究

引言：Occam倒序互连工艺是一种新的电子装配工艺，它不使用焊料，简化了制造过程，完全改变了电子产品的制造方法，因而极具发展前景。本文概述了Occam工艺的优点和工艺过程，并对Occam的工艺可行性和应用前景进行了讨论。

一、传统表面组装工艺面临的挑战

表面组装技术（SMT）曾是一种较为先进的制造技术，是一种无须对印刷电路板钻插装孔、直接将表面贴装微型元器件贴焊到PCB的先进电子装连联技术。但由于欧盟和国内一系列关于无铅制造的规定的实施，传统的SMT由于焊锡含有铅等有害物质而被“无铅焊接”等工艺技术代替是迟早的事。但是要立即从有铅产品转到无铅产品是一个复杂的过程，目前采用的无铅合金与传统的Sn-Pb共晶合金比较，存在熔点高、工艺窗口小、浸润性差的缺陷，无铅也不只是焊接材料问题，还涉及到设计、元器件、PCB、设备、工艺、可靠性、成本等多方面的挑战，我们对此必须做好足够的准备[1]。

二、埋入式技术的应运而生

有铅焊接与无铅焊接都存在共同的软肋——焊点，那能否改进制造技术而取消焊点呢？于是，针对此问题，经过业内厂商和专家的共同努力，提出了埋入式技术的概念。埋入式技术就是把元件装到电路板里面，而不是把它装在表面上。目前把元件埋进电路板里至少有两种技术：一种是埋在聚合物中的技术，另一种是Occam工艺。这两种技术比较而言，Occam工艺较易为业界接受。

对电子产品用户来说，特别是军用和航空航天用户，埋入式技术具有明显的优势和吸引力。首先，因为连接线比较短而使产品性能提高了。其次，省去了焊接和回流焊过程，也就不存在使用焊料所产生的问题。第三，埋入到电路板内部的元件能得到很好的保护，不会受到撞击、振动和其他危害的影响。使用埋入式元件的系统可以存放很多年而性能不会有明显的变化。

三、Occam倒序互连工艺可行性研究

（一）Occam工艺过程概述

Occam工艺是一种倒序互连工艺，在其工序中采用了许多成熟、低风险和常见的核心处理技术。所谓倒序是指其工艺过程与传统的方法相反，传统方法是先制作PCB再将元器件通过表贴等方法焊装到PCB板上，而本工艺先将元器件安装到它们的最终位置之后，再通过电镀铜进行互连。可见这种工艺不需要传统的电路板技术，也不使用焊膏。

Occam工艺过程的首先将元件贴在可揭去的粘结胶带上，胶带固定在一块临时或永久的基板上，然后注胶实现永久粘合。胶带和基板用于暂时固定元件，并在整个结构被密封后拆掉。因此，已测试的或密封的元件阵列将组成一块单片的组装电路，每个元件都被固定在其中。引线端可通过除去临时基板和胶带而露出来，或在永久基板上制造通孔来完成。通孔可使用机械切削、高压喷水钻孔或激光打孔的方法加工。组装板随后进行铜金属化的过程，可使用标准的电路板增厚工艺（加成法），制作的电路图案可实现所有元件引脚之间的互连，但大多数情况下需要制造多层板，因此在镀铜层上铺上绝缘层，然后重复这些过程直至所要求的互连全部完成。最终的电路层可以连接到各种用户界面、显示和电源接口上，然后包覆一层相同形状的或刚性的绝缘保护层。其基本工序示意图如图一所示。

图一 Occam基本工序

（二）Occam工艺的优点

与传统电子组装工艺比较，Occam工艺具有以下优点。

1） 无焊料装配工艺；

2） 无需使用传统电路板；

3） 采用成熟、低风险的技术；

4） 简化组装工艺并能降低制造成本；

5） 工艺的早期就解决了发热的问题；

6） 大幅度缩短供应链和制造周期。

（三）Occam的工藝可行性

早期看来，Occam工艺的解决方案有些不切实际，但那些熟悉电子组装领域的人们将会从以前的工作认识到，在使用裸芯片构建更加复杂和具有挑战性的多芯片模块与IC封装的过程中，Occam工艺既是可能又可行的。今天，完成Occam工艺的所需的材料、设备和工艺都是可以得到和运行的。组装工厂的最大变化只不过是引进成熟的加成法制板技术。

Occam工艺无需使组装板暴露在回流焊的高温中，所以元件的潮敏等级可以不予考虑。至于标准的印刷电路板，其互连结构仍须设计和制造，但解除了某些限制。例如，该工艺无需为大元件的焊接提供大尺寸的焊盘，简化了布线。这样，该工艺支持更高的电路密度并减少了所需的层数。同时，停用印刷线路板避免了很多不太容易被注意到的成本开支，例如：供应链管理、测试、库存管理、防护贮存、烘烤、装卸搬运等。由于互连直到组装之后才形成，其设计可以按照需要修改，而不必考虑钻孔、填充和跳线的要求。预计成品将会由坚韧的、热膨胀系数匹配的环氧树脂或其它材料来密封，因而非常结实。

总之，Occam工艺为电子元器件组装提供了一个新的选择，可以进行高可靠性和低成本的电子产品制造，同时，更为有利的是，产品不仅符合ROHS的要求，而且与焊料组装产品相比更加环保。

参考文献

[1]顾霭云，表面组装技术（SMT）通用工艺与无铅工艺实施，电子工业出版社，2008年第一版。

作者单位：洛阳电光设备研究所

作者简介：喻波（1975.9.18出生），男，汉族，籍贯重庆，硕士，研究室主任，高级工程师，主要研究机载火控电子产品的装配与联试工作。