焊線封裝技術的概述

焊線封裝技術是一種在半導體芯片或集成電路（IC）制造過程中的關鍵技術，它主要是使用細金屬絲（通常為金、鋁或銅）在芯片或IC上進行連接的過程，這些金屬絲扮演著連接半導體芯片中的電路和外部封裝引腳的角色，能夠有效實現(xiàn)芯片內(nèi)部電路與外部系統(tǒng)的電氣連接。這種技術伴隨著半導體技術的發(fā)展不斷進行技術創(chuàng)新和改進，以滿足現(xiàn)代電子設備日益復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)異的導電性以及抗氧化性，所以長期以來都是焊線材料的首選。在很多要求較高的半導體封裝場景中，金絲能夠很好地保證信號傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性。例如在一些高性能的計算芯片、復雜的通信芯片封裝中使用金絲進行焊線封裝。不過金絲材料也存在成本相對較高的問題，這在大規(guī)模生產(chǎn)和成本受限的電子設備制造中會成為一種限制因素。

銅絲

銅絲相對于金絲的一大優(yōu)勢就是成本低，其導電性與金相近，所以逐漸得到應用。但是銅絲與許多封裝材料的相容性較差，在進行封裝工藝時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題。當前在對成本較為敏感的一些電子產(chǎn)品的芯片封裝中，銅絲焊線技術使用逐漸增多，例如某些消費類電子如電視機頂盒等部分芯片封裝開始越來越多地采用銅絲焊線。

鋁絲

在特定場景如高功率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，這對于高功率LED這種在工作中會產(chǎn)生大量熱量的電子器件而言非常關鍵。通過鋁絲進行焊線封裝，有助于熱量從芯片向外散發(fā)，從而提升整個器件的穩(wěn)定性和使用壽命，避免因為過熱導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

楔焊

楔焊是利用超聲振動和施加輕微的壓力在片子上形成焊點。這種方式常用于鋁絲和厚金絲焊接。在進行楔焊操作時，超聲振動提供能量促使金屬絲表面原子與芯片表面原子進行相互作用，使得在壓力作用下能夠形成有效的焊點，這種方式對于操作條件和設備參數(shù)具有相應要求，例如要精確控制超聲功率和壓力數(shù)值才能保證焊點質(zhì)量。適用于鋁絲主要是因為鋁絲材料特性適合通過這種方式產(chǎn)生可靠焊點，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小球，然后將這個小球壓在芯片上形成焊點，這種方法常用于細金絲焊接。在球焊操作中，形成小球的質(zhì)量對于最終焊點的質(zhì)量至關重要。例如小球的形狀、大小和表面平整度等都會影響到和芯片的連接質(zhì)量。細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上。在一些對于焊接精度要求極高的小芯片或者高精度芯片的封裝中，球焊技術用細金絲連接可以很好地實現(xiàn)信號的準確傳輸和電路的穩(wěn)定連接。

應對挑戰(zhàn)的新技術

多焊線封裝

隨著電子設備的發(fā)展，芯片的功率不斷增加，而設備尺寸卻不斷減小。在這個過程中，普通的焊線封裝面臨著一些挑戰(zhàn)。多焊線封裝是應對這些挑戰(zhàn)開發(fā)的新技術之一，具體來說，它是通過使用多條焊線并聯(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為過強電流在單根焊線上產(chǎn)生電遷移，導致焊線斷裂的情況，同時也有利于熱量更加均勻地通過多根焊線傳導出去，為應對高功率問題帶來一種有效的解決方案。

無焊線封裝

無焊線封裝也是應對焊線封裝挑戰(zhàn)而產(chǎn)生的技術。這種技術采用其他非焊線的技術如薄膜連接或倒裝方式來實現(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焊線與外部連接，而是將芯片倒立過來，直接將電極通過金屬凸點與基板或者封裝結(jié)構(gòu)上相應的電極相連接。這樣做可以避免焊線易斷裂、易受電遷移影響等問題，并且在高頻高速信號傳輸?shù)确矫嫱哂懈玫男阅埽贿^無焊線封裝技術的工藝成本相對較高，例如對設備和工藝控制要求更精確等，適用于一些對性能要求極高并且對成本不太敏感的高端芯片封裝場景。

焊線封裝技術的應用領域

消費電子設備

在現(xiàn)代消費電子設備如智能手機、平板電腦、智能手表等中焊線封裝技術起著重要作用。智能手機中的各類芯片，如處理器芯片、存儲芯片、電源管理芯片等，都離不開焊線封裝技術來將芯片與外部電路或者其他芯片進行連接。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。智能手表由于其體積小，內(nèi)部芯片密度高，焊線封裝技術通過精細的金屬絲連接操作，可以在極小的空間內(nèi)實現(xiàn)芯片的穩(wěn)定連接，保證產(chǎn)品正常運行。

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、車載娛樂系統(tǒng)等都應用了焊線封裝技術。例如在汽車發(fā)動機的ECU內(nèi)部有多個芯片需要相互連接并與外部傳感器等進行信息交互，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現(xiàn)信號傳遞，也會利用焊線封裝技術。在車載娛樂系統(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連接到整個汽車電子電路架構(gòu)中。

工業(yè)控制設備

工業(yè)控制設備如可編程邏輯控制器（PLC）、自動化儀表等，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，這些芯片在設備內(nèi)部通過焊線封裝技術進行連接。自動化儀表比如壓力變送器、溫度變送器內(nèi)的芯片為了準確采集和傳輸數(shù)據(jù)，與外部電路的連接采用焊線封裝技術。在工業(yè)生產(chǎn)線等對可靠性要求很高的環(huán)境下，焊線封裝技術的成熟應用保證了工業(yè)控制設備的穩(wěn)定運行。

焊線封裝技術與其它技術的結(jié)合趨勢

與3D封裝技術的結(jié)合

3D封裝技術旨在將多個芯片在垂直方向上進行堆疊和集成，從而極大地提高芯片的集成度。焊線封裝技術可以在這個過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。例如通過焊線將堆疊芯片中的某一層芯片準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)里起到補充和橋接連接的作用。這樣的結(jié)合能夠在進一步滿足小尺寸的同時，大幅提升設備的性能。

與系統(tǒng)級封裝技術的結(jié)合

系統(tǒng)級封裝是把多種功能的芯片和無源元件集成到同一個封裝內(nèi)，形成一個具有完整系統(tǒng)功能的封裝體。焊線封裝技術在系統(tǒng)級封裝中的作用就是將這些不同的組件內(nèi)部芯片之間、芯片與外部連接點進行有效連接。例如在一個集成了處理器、通信芯片、傳感器芯片以及電容、電阻等無源元件的系統(tǒng)級封裝中，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輸出輸入等，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能在一個封裝內(nèi)的有效實現(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注的呢？助焊劑或錫膏普遍應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。

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