5G將提升手機(jī)的SiP需求(sip系統(tǒng)級(jí)封裝清洗介紹)

5G手機(jī)的銷(xiāo)量超預(yù)期，毫米波5G手機(jī)將增加對(duì)SiP的需求；蘋(píng)果AirPods新增降噪功能，繼Applewatch以后，也采用SiP技術(shù)。

手機(jī)輕薄化和高性能需求推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)整合：手機(jī)用戶(hù)需要性能持續(xù)提升和功能不斷增加，及攜帶的便利性，這兩個(gè)相互制約的因素影響著過(guò)去10多年智能手機(jī)的更新?lián)Q代過(guò)程。電子工程逐漸由單個(gè)組件開(kāi)發(fā)到集成多個(gè)組件，再邁向系統(tǒng)級(jí)整合，提升性能，節(jié)省空間，并優(yōu)化續(xù)航能力。電子制造行業(yè)之前形成晶圓制造、封測(cè)和系統(tǒng)組裝三個(gè)涇渭分明的環(huán)節(jié)，隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品集成度的提升，部分模組、甚至系統(tǒng)的組裝跟封測(cè)環(huán)節(jié)在工藝上產(chǎn)生了重疊，業(yè)務(wù)上產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)或協(xié)同。

一、5G將提升手機(jī)的SiP需求：當(dāng)前大范圍采用SiP的手機(jī)僅有iPhone，5G手機(jī)將集成許多射頻前端等零部件，在5GSub-6方案中，較先進(jìn)的雙面SiP獲得運(yùn)用。在5G毫米波方案中，集成陣列天線(xiàn)和射頻前端的AiP模組將成為主流技術(shù)路線(xiàn)。高通已經(jīng)商用5G毫米波天線(xiàn)模組AiP標(biāo)準(zhǔn)品，每部手機(jī)采用三個(gè)該模組。天線(xiàn)的效能因手機(jī)的外觀(guān)設(shè)計(jì)、手機(jī)內(nèi)部空間限制及天線(xiàn)旁邊的結(jié)構(gòu)或基板材質(zhì)不同，會(huì)有較大的差異。標(biāo)準(zhǔn)化的AiP天線(xiàn)模組比較難滿(mǎn)足不同手機(jī)廠(chǎng)商的不同需求，蘋(píng)果等廠(chǎng)商有望根據(jù)自己手機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自有的訂制化AiP天線(xiàn)模組。僅僅蘋(píng)果的AiP需求有望在3年后達(dá)到數(shù)十億美元。在未來(lái)，SiP有望整合基帶等更多的零部件，進(jìn)一步提升手機(jī)的集成度。高通已成功商業(yè)化QSiP模組，將應(yīng)用處理器、射頻前端和內(nèi)存等400多個(gè)零部件放在一個(gè)模組中，大大減少主板的空間需求。QSiP工藝也大幅簡(jiǎn)化手機(jī)的設(shè)計(jì)和制造流程、節(jié)省成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間，并加快整機(jī)廠(chǎng)的商業(yè)化時(shí)間。

蘋(píng)果穿戴式產(chǎn)品積極運(yùn)用SiP工藝：穿戴式產(chǎn)品是蘋(píng)果高度重視的IoT產(chǎn)品，AppleWatch、AirPods兩大產(chǎn)品銷(xiāo)量持續(xù)高增長(zhǎng)。AppleWatch功能復(fù)雜，自2015年第一代產(chǎn)品就一直采用SiP工藝。其SiP模組集成手表的大部分功能器件在1mm厚度的狹小空間中，包括：CPU、存儲(chǔ)、音頻、觸控、電源管理、WiFi、NFC等30余個(gè)獨(dú)立功能組件，20多個(gè)芯片，800多個(gè)元器件。10月底發(fā)布的AirPodsPro具有主動(dòng)降噪功能，需要集成許多零部件，也采用了SiP技術(shù)，有望帶來(lái)數(shù)十億美元的SiP需求。穿戴式產(chǎn)品因?yàn)楸銛y性和美觀(guān)度的考慮，空間非常有限，但用戶(hù)對(duì)于穿戴式產(chǎn)品功能的豐富度要求日益提升，SiP技術(shù)將大有可為。

二、輕薄化與高性能需求推動(dòng)模組化和系統(tǒng)級(jí)整合

手機(jī)輕薄化和高性能需求推動(dòng)系統(tǒng)級(jí)整合。手機(jī)用戶(hù)既需要手機(jī)性能持續(xù)提升、功能不斷增加，也需要攜帶的便利性，這兩個(gè)相互制約的因素影響著過(guò)去10多年智能手機(jī)的更新?lián)Q代過(guò)程：

輕薄化。以iPhone手機(jī)為例，從最早機(jī)身厚度的約12mm，到iPhoneXS的7.5mm，然而iPhone11的厚度增加到8.5mm。

部分手機(jī)廠(chǎng)商已發(fā)布成品機(jī)型，但5G功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)“輕薄”外觀(guān)帶來(lái)明顯挑戰(zhàn)，甚至功耗也不容小覷。早在2018年8月聯(lián)想就已發(fā)布5G手機(jī)MOTOZ3，但其5G功能依賴(lài)掛載于手機(jī)背部、且自帶2000mAh電池的5G模塊。今年2月底三星正式發(fā)布5G版S10，時(shí)隔不久華為也于3月正式發(fā)布折疊屏5G手機(jī)MateX，其中華為MateX由于機(jī)身展開(kāi)厚度僅5.4mm，最后只能將徠卡三攝、5G基帶以及4組5G天線(xiàn)放置在側(cè)邊凸起。從以上幾款手機(jī)來(lái)看，5G功能的實(shí)現(xiàn)還是對(duì)手機(jī)的“輕薄”外觀(guān)提出了明顯的挑戰(zhàn)，甚至功耗也不容小覷。

功能整合形成系統(tǒng)級(jí)芯片SoC和系統(tǒng)級(jí)封裝SiP兩大主流。兩者目標(biāo)都是在同一產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)功能的高度整合，其中SoC從設(shè)計(jì)和制造工藝的角度，借助傳統(tǒng)摩爾定律驅(qū)動(dòng)下的半導(dǎo)體芯片制程工藝，將一個(gè)系統(tǒng)所需功能組件整合到一塊芯片，而SiP則從封裝和組裝的角度，借助后段先進(jìn)封裝和高精度SMT工藝，將不同集成電路工藝制造的若干裸芯片和微型無(wú)源器件集成到同一個(gè)小型基板，并形成具有系統(tǒng)功能的高性能微型組件。

受限于摩爾定律的極限，單位面積可集成的元件數(shù)量越來(lái)越接近物理極限。而SiP封裝技術(shù)能實(shí)現(xiàn)較高的集成度，組合的系統(tǒng)具有較優(yōu)的性能，是超越摩爾定律的必然選擇路徑。

相比SOC：

（1）SiP技術(shù)集成度高，但研發(fā)周期反而短。SiP技術(shù)能減少芯片的重復(fù)封裝，降低布局與排線(xiàn)難度，縮短研發(fā)周期。采用芯片堆疊的3DSiP封裝，能降低PCB板的使用量，節(jié)省內(nèi)部空間。例如：iPhone7PLUS中采用了約15處不同類(lèi)型的SiP工藝，為手機(jī)內(nèi)部節(jié)省空間。SiP工藝適用于更新周期短的通訊及消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品市場(chǎng)。

（2）SiP能解決異質(zhì)（Si，GaAs）集成問(wèn)題。手機(jī)射頻系統(tǒng)的不同零部件往往采用不同材料和工藝，如：硅，硅鍺（SiGe）和砷化鎵（GaAs）以及其它無(wú)源元件。目前的技術(shù)還不能將這些不同工藝技術(shù)制造的零部件制作在一塊硅單晶芯片上。但是采用SiP工藝卻可以應(yīng)用表面貼裝技術(shù)SMT集成硅和砷化鎵裸芯片，還可以采用嵌入式無(wú)源元件，非常經(jīng)濟(jì)有效地制成高性能RF系統(tǒng)。光電器件、MEMS等特殊工藝器件的微小化也將大量應(yīng)用SiP工藝。

在過(guò)去數(shù)十年，電子制造行業(yè)形成了晶圓制造、封測(cè)和系統(tǒng)組裝三個(gè)涇渭分明的環(huán)節(jié)，代表廠(chǎng)商分別是臺(tái)積電、日月光和鴻海，他們的制造精度分別是納米、微米和毫米級(jí)別。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品集成度的提升，部分模組、甚至系統(tǒng)的組裝的精度要求逼近微米級(jí)別，跟封測(cè)環(huán)節(jié)在工藝上產(chǎn)生了重疊，業(yè)務(wù)上產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)或協(xié)同。

具體來(lái)看，SiP工藝融合了傳統(tǒng)封測(cè)中的molding、singulation制程和傳統(tǒng)系統(tǒng)組裝的SMT和系統(tǒng)測(cè)試制程。

三、SIP微波組件封裝基板清洗：

SIP集合了SMT組件制程工藝和芯片封裝工藝，工藝制成中和工藝完成后，都必須對(duì)所產(chǎn)生的焊膏、錫膏殘留物以及其他的污垢進(jìn)行徹底的清洗和去除，從而達(dá)到組件可靠性的技術(shù)要求。

在清洗劑選擇中，首先在滿(mǎn)足技術(shù)要求條件的前提下，首選水基工藝，如水基工藝不能滿(mǎn)足工藝制程要求，在材料兼容性上缺乏保障度，其次選擇半水基清洗劑，清洗劑選擇確定以后，而后要考慮的是實(shí)現(xiàn)工藝的設(shè)備條件，清洗劑一般來(lái)說(shuō)都有比較寬泛的使用范圍，都可以適用于噴淋和超聲波清洗工藝，往往SIP清洗工藝制程中，大部分客戶(hù)為了考慮SIP器件的可靠性和安全性，首選噴淋清洗工藝。

推薦選擇合明科技水基清洗劑，水基清洗劑配合噴淋清洗工藝，為了達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)的干凈度和對(duì)金屬材料、非金屬材料、化學(xué)材料兼容性要求，需要對(duì)清洗噴淋的壓力、噴淋角度方向、清洗劑溫度濃度等等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格地規(guī)范，才可保證全面技術(shù)要求。因?yàn)榧夹g(shù)要求高，往往清洗的工藝窗口非常窄小，每一項(xiàng)指標(biāo)都需嚴(yán)格控制。