車規(guī)級智能座艙芯片封裝技術(shù)要點

一、滿足車規(guī)級可靠性要求

1. 溫度適應(yīng)性

o    汽車工作環(huán)境溫度范圍較寬，從寒冷的冬季到炎熱的夏季，芯片封裝需要能夠承受 -40℃到125℃甚至更寬的溫度變化。例如，在發(fā)動機艙附近的芯片，由于發(fā)動機運行產(chǎn)生的熱量，可能會經(jīng)歷高溫環(huán)境；而在寒冷地區(qū)的冬季啟動時，又會面臨低溫環(huán)境。為了適應(yīng)這種溫度變化，封裝材料的熱膨脹系數(shù)要與芯片和電路板相匹配，防止在溫度變化時產(chǎn)生應(yīng)力導致芯片損壞或連接失效。一些封裝采用特殊的散熱結(jié)構(gòu)，如散熱片或散熱通道，以確保芯片在高溫下能有效散熱。例如，某些高功率的智能座艙芯片封裝采用金屬散熱片，通過導熱膠與芯片緊密連接，將熱量快速傳導出去。

2. 抗振動和沖擊能力

o    汽車在行駛過程中會產(chǎn)生振動，如路面顛簸、發(fā)動機運轉(zhuǎn)等。車規(guī)級智能座艙芯片封裝必須能夠抵抗這些振動和可能的沖擊。封裝結(jié)構(gòu)要具有足夠的機械強度，以防止芯片內(nèi)部的連接線路斷裂或焊點松動。例如，采用加固的引腳結(jié)構(gòu)，將芯片引腳與封裝外殼牢固連接。同時，封裝材料也要具備一定的柔韌性，以吸收振動能量。一些先進的封裝技術(shù)會在芯片和封裝外殼之間使用緩沖材料，如硅膠等，來減輕振動對芯片的影響。

3. 濕度和化學物質(zhì)抵抗性

o    汽車內(nèi)部可能存在濕度變化，并且可能會接觸到各種化學物質(zhì)，如油污、清潔劑等。封裝材料需要具有良好的防潮性和化學穩(wěn)定性。例如，采用密封性能好的封裝形式，防止水分進入芯片內(nèi)部導致短路或腐蝕。在封裝材料的選擇上，要避免使用容易被化學物質(zhì)侵蝕的材料，以確保芯片在汽車復雜的化學環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定工作。

二、高性能信號傳輸

1. 高速信號完整性

o    隨著智能座艙功能的不斷增加，芯片需要處理大量的高速信號，如視頻信號、音頻信號以及各種傳感器信號等。封裝要能夠保證這些高速信號的完整性，減少信號失真和衰減。例如，在封裝設(shè)計中，采用低介電常數(shù)的材料來制作線路層，以降低信號傳輸延遲。同時，合理的布線設(shè)計也是關(guān)鍵，要避免信號之間的串擾。例如，通過分層布線、增加信號間距等方式，確保高速信號能夠準確無誤地在芯片內(nèi)部和芯片與外部電路之間傳輸。一些封裝還會采用信號屏蔽技術(shù)，如在關(guān)鍵信號線路周圍添加金屬屏蔽層，防止外界電磁干擾對信號的影響。

2. 多信號集成傳輸

o    智能座艙芯片往往需要集成多種不同類型的信號傳輸功能，如模擬信號、數(shù)字信號、電源信號等。封裝要能夠有效地將這些不同類型的信號進行隔離和整合，確保它們在傳輸過程中互不干擾。例如，采用分區(qū)布局的方式，將模擬信號區(qū)和數(shù)字信號區(qū)分開，減少數(shù)字信號對模擬信號的干擾。同時，在電源供應(yīng)方面，要保證穩(wěn)定的電源分配，防止電源波動對芯片性能的影響。例如，在封裝內(nèi)設(shè)置多個電源層，通過合理的電路設(shè)計來實現(xiàn)穩(wěn)定的電源供應(yīng)給不同的芯片模塊。

三、小型化與集成化

1. 小型化封裝形式

o    為了滿足智能座艙對空間的限制要求，芯片封裝需要不斷朝著小型化方向發(fā)展。例如，采用球柵陣列（BGA）封裝形式，它可以在較小的封裝面積內(nèi)容納更多的引腳，從而實現(xiàn)芯片與外部電路的高密度連接。與傳統(tǒng)的雙列直插式封裝（DIP）相比，BGA封裝的體積更小，更適合于空間有限的智能座艙應(yīng)用。此外，系統(tǒng)級封裝（SiP）技術(shù)也在車規(guī)級智能座艙芯片中得到應(yīng)用，它將多個芯片、無源元件等集成在一個封裝內(nèi)，進一步減小了整體的體積和占用空間，提高了集成度。

2. 多功能集成封裝

o    智能座艙芯片封裝不僅要實現(xiàn)芯片的物理保護，還要集成一些其他功能。例如，在封裝內(nèi)集成射頻（RF）功能，對于支持車聯(lián)網(wǎng)功能的智能座艙芯片來說非常重要。這樣可以減少外部射頻元件的使用，簡化電路設(shè)計，同時也提高了射頻信號的傳輸性能。此外，還可以在封裝內(nèi)集成傳感器，如溫度傳感器，用于實時監(jiān)測芯片的工作溫度，以便進行有效的散熱管理和故障預(yù)警。

四、車規(guī)級智能座艙芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

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