焊線封裝技術(shù)的概述

焊線封裝技術(shù)是一種在半導(dǎo)體芯片或集成電路（IC）制造過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，它主要是使用細(xì)金屬絲（通常為金、鋁或銅）在芯片或IC上進(jìn)行連接的過(guò)程，這些金屬絲扮演著連接半導(dǎo)體芯片中的電路和外部封裝引腳的角色，能夠有效實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路與外部系統(tǒng)的電氣連接。這種技術(shù)伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，以滿足現(xiàn)代電子設(shè)備日益復(fù)雜的功能需求和不斷縮小的尺寸要求等。

常見的焊線材料

金絲

金絲由于具備優(yōu)異的導(dǎo)電性以及抗氧化性，所以長(zhǎng)期以來(lái)都是焊線材料的首選。在很多要求較高的半導(dǎo)體封裝場(chǎng)景中，金絲能夠很好地保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。例如在一些高性能的計(jì)算芯片、復(fù)雜的通信芯片封裝中使用金絲進(jìn)行焊線封裝。不過(guò)金絲材料也存在成本相對(duì)較高的問(wèn)題，這在大規(guī)模生產(chǎn)和成本受限的電子設(shè)備制造中會(huì)成為一種限制因素。

銅絲

銅絲相對(duì)于金絲的一大優(yōu)勢(shì)就是成本低，其導(dǎo)電性與金相近，所以逐漸得到應(yīng)用。但是銅絲與許多封裝材料的相容性較差，在進(jìn)行封裝工藝時(shí)往往可能需要特殊的工藝才能保證連接的質(zhì)量和穩(wěn)定性。例如可能需要特別處理封裝界面，或者采用特殊的焊接環(huán)境控制等手段，以避免出現(xiàn)如腐蝕之類影響連接效果的問(wèn)題。當(dāng)前在對(duì)成本較為敏感的一些電子產(chǎn)品的芯片封裝中，銅絲焊線技術(shù)使用逐漸增多，例如某些消費(fèi)類電子如電視機(jī)頂盒等部分芯片封裝開始越來(lái)越多地采用銅絲焊線。

鋁絲

在特定場(chǎng)景如高功率LED中鋁絲因其良好的熱性能而被采用。鋁具有較好的散熱特性，這對(duì)于高功率LED這種在工作中會(huì)產(chǎn)生大量熱量的電子器件而言非常關(guān)鍵。通過(guò)鋁絲進(jìn)行焊線封裝，有助于熱量從芯片向外散發(fā)，從而提升整個(gè)器件的穩(wěn)定性和使用壽命，避免因?yàn)檫^(guò)熱導(dǎo)致芯片性能下降或者故障等情況的發(fā)生[1]。

焊線連接技術(shù)

楔焊

楔焊是利用超聲振動(dòng)和施加輕微的壓力在片子上形成焊點(diǎn)。這種方式常用于鋁絲和厚金絲焊接。在進(jìn)行楔焊操作時(shí)，超聲振動(dòng)提供能量促使金屬絲表面原子與芯片表面原子進(jìn)行相互作用，使得在壓力作用下能夠形成有效的焊點(diǎn)，這種方式對(duì)于操作條件和設(shè)備參數(shù)具有相應(yīng)要求，例如要精確控制超聲功率和壓力數(shù)值才能保證焊點(diǎn)質(zhì)量。適用于鋁絲主要是因?yàn)殇X絲材料特性適合通過(guò)這種方式產(chǎn)生可靠焊點(diǎn)，而厚金絲采用楔焊，是由于厚金絲如果采用球焊不易控制小球成型等復(fù)雜操作，楔焊能夠更穩(wěn)定地將厚金絲焊接到芯片上。

球焊

球焊是先在焊線的一端形成一個(gè)小球，然后將這個(gè)小球壓在芯片上形成焊點(diǎn)，這種方法常用于細(xì)金絲焊接。在球焊操作中，形成小球的質(zhì)量對(duì)于最終焊點(diǎn)的質(zhì)量至關(guān)重要。例如小球的形狀、大小和表面平整度等都會(huì)影響到和芯片的連接質(zhì)量。細(xì)金絲采用球焊更容易操作，球焊能夠精確地將小球定位到芯片的連接點(diǎn)上。在一些對(duì)于焊接精度要求極高的小芯片或者高精度芯片的封裝中，球焊技術(shù)用細(xì)金絲連接可以很好地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸和電路的穩(wěn)定連接。

應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的新技術(shù)

多焊線封裝

隨著電子設(shè)備的發(fā)展，芯片的功率不斷增加，而設(shè)備尺寸卻不斷減小。在這個(gè)過(guò)程中，普通的焊線封裝面臨著一些挑戰(zhàn)。多焊線封裝是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)開發(fā)的新技術(shù)之一，具體來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)使用多條焊線并聯(lián)連接，這種方式的主要目的是分散電流，從而可以減少電遷移和熱問(wèn)題。例如在一些高功率芯片的封裝中，采用多焊線封裝可以有效避免因?yàn)檫^(guò)強(qiáng)電流在單根焊線上產(chǎn)生電遷移，導(dǎo)致焊線斷裂的情況，同時(shí)也有利于熱量更加均勻地通過(guò)多根焊線傳導(dǎo)出去，為應(yīng)對(duì)高功率問(wèn)題帶來(lái)一種有效的解決方案。

無(wú)焊線封裝

無(wú)焊線封裝也是應(yīng)對(duì)焊線封裝挑戰(zhàn)而產(chǎn)生的技術(shù)。這種技術(shù)采用其他非焊線的技術(shù)如薄膜連接或倒裝方式來(lái)實(shí)現(xiàn)原本由焊線完成的芯片連接功能，從而完全避免使用焊線。例如在倒裝封裝結(jié)構(gòu)中，芯片的有源面不是通過(guò)焊線與外部連接，而是將芯片倒立過(guò)來(lái)，直接將電極通過(guò)金屬凸點(diǎn)與基板或者封裝結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的電極相連接。這樣做可以避免焊線易斷裂、易受電遷移影響等問(wèn)題，并且在高頻高速信號(hào)傳輸?shù)确矫嫱哂懈玫男阅埽贿^(guò)無(wú)焊線封裝技術(shù)的工藝成本相對(duì)較高，例如對(duì)設(shè)備和工藝控制要求更精確等，適用于一些對(duì)性能要求極高并且對(duì)成本不太敏感的高端芯片封裝場(chǎng)景。

焊線封裝技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

消費(fèi)電子設(shè)備

在現(xiàn)代消費(fèi)電子設(shè)備如智能手機(jī)、平板電腦、智能手表等中焊線封裝技術(shù)起著重要作用。智能手機(jī)中的各類芯片，如處理器芯片、存儲(chǔ)芯片、電源管理芯片等，都離不開焊線封裝技術(shù)來(lái)將芯片與外部電路或者其他芯片進(jìn)行連接。平板電腦類似，從主板上各類核心芯片到各類傳感器芯片的封裝連接都需要焊線技術(shù)。智能手表由于其體積小，內(nèi)部芯片密度高，焊線封裝技術(shù)通過(guò)精細(xì)的金屬絲連接操作，可以在極小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)芯片的穩(wěn)定連接，保證產(chǎn)品正常運(yùn)行。

汽車電子系統(tǒng)

汽車電子系統(tǒng)中的電子控制單元（ECU）、傳感器、車載娛樂(lè)系統(tǒng)等都應(yīng)用了焊線封裝技術(shù)。例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU內(nèi)部有多個(gè)芯片需要相互連接并與外部傳感器等進(jìn)行信息交互，焊線封裝很好地滿足了芯片間可靠連接的需求。同時(shí)汽車中的溫度傳感器、壓力傳感器等眾多傳感器內(nèi)部的芯片為了與基座等實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞，也會(huì)利用焊線封裝技術(shù)。在車載娛樂(lè)系統(tǒng)中，像音頻處理芯片、顯示控制芯片等也是采用焊線封裝技術(shù)連接到整個(gè)汽車電子電路架構(gòu)中。

工業(yè)控制設(shè)備

工業(yè)控制設(shè)備如可編程邏輯控制器（PLC）、自動(dòng)化儀表等，內(nèi)部包含了大量的芯片。PLC中有微處理器芯片、輸入輸出接口芯片等，這些芯片在設(shè)備內(nèi)部通過(guò)焊線封裝技術(shù)進(jìn)行連接。自動(dòng)化儀表比如壓力變送器、溫度變送器內(nèi)的芯片為了準(zhǔn)確采集和傳輸數(shù)據(jù)，與外部電路的連接采用焊線封裝技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)線等對(duì)可靠性要求很高的環(huán)境下，焊線封裝技術(shù)的成熟應(yīng)用保證了工業(yè)控制設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

焊線封裝技術(shù)與其它技術(shù)的結(jié)合趨勢(shì)

與3D封裝技術(shù)的結(jié)合

3D封裝技術(shù)旨在將多個(gè)芯片在垂直方向上進(jìn)行堆疊和集成，從而極大地提高芯片的集成度。焊線封裝技術(shù)可以在這個(gè)過(guò)程中用于不同層芯片之間的連接或者芯片與外部引腳的連接部分等。例如通過(guò)焊線將堆疊芯片中的某一層芯片準(zhǔn)確地連接到外殼引腳或者到其他分層芯片的電路上，從而在3D封裝結(jié)構(gòu)里起到補(bǔ)充和橋接連接的作用。這樣的結(jié)合能夠在進(jìn)一步滿足小尺寸的同時(shí)，大幅提升設(shè)備的性能。

與系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的結(jié)合

系統(tǒng)級(jí)封裝是把多種功能的芯片和無(wú)源元件集成到同一個(gè)封裝內(nèi)，形成一個(gè)具有完整系統(tǒng)功能的封裝體。焊線封裝技術(shù)在系統(tǒng)級(jí)封裝中的作用就是將這些不同的組件內(nèi)部芯片之間、芯片與外部連接點(diǎn)進(jìn)行有效連接。例如在一個(gè)集成了處理器、通信芯片、傳感器芯片以及電容、電阻等無(wú)源元件的系統(tǒng)級(jí)封裝中，焊線可以連接處理器和通信芯片方便數(shù)據(jù)交互，還可以將傳感器芯片與外部引腳連接好方便信號(hào)輸出輸入等，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能在一個(gè)封裝內(nèi)的有效實(shí)現(xiàn)。

芯片封裝清洗介紹

·         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。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)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(xué)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(zhǎng)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(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)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(rùn)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(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)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(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。