一、車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)介紹

車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)是針對(duì)汽車環(huán)境特殊性，對(duì)MCU芯片進(jìn)行特殊封裝的工藝過程。這一過程不僅要保證芯片的電氣性能，還要考慮芯片在高溫、低溫、振動(dòng)、電磁等惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性，以及對(duì)潮濕、鹽霧等化學(xué)環(huán)境的抵抗能力，是確保車用電子設(shè)備可靠性和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

常見的車規(guī)級(jí)芯片封裝形式包括QFN（Quad Flat No - lead Package）和BGA（Ball Grid Array）。QFN封裝結(jié)構(gòu)緊湊、熱阻低，適用于高密度裝配的車載電子設(shè)備。BGA具有較高的引腳數(shù)目和較大的排列密度，適用于高性能處理器。車規(guī)級(jí)芯片的封裝需具備機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐濕性等特性。此外，在封裝前還涉及到清洗環(huán)節(jié)，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，因?yàn)槲廴疚飼?huì)對(duì)芯片性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，例如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，破壞電路板功能；非離子型污染物可穿透PCB的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶；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，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、短路等多種不良現(xiàn)象。

二、車規(guī)級(jí)MCU芯片核心封裝技術(shù)特點(diǎn)

（一）高可靠性

1. 環(huán)境適應(yīng)性 車規(guī)級(jí)MCU芯片需要在極端的溫度、濕度和振動(dòng)條件下工作。例如，其工作溫度范圍通常為 - 40~125℃，相比消費(fèi)級(jí)MCU（ - 30 - 85℃）要求更為嚴(yán)苛。在汽車行駛過程中，無論是炎熱的沙漠環(huán)境還是寒冷的極地氣候，芯片都要能正常工作。同時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)以及路面顛簸產(chǎn)生的振動(dòng)，都要求封裝技術(shù)能夠保證芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受影響。為了適應(yīng)這樣的環(huán)境，封裝材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須能夠承受這些惡劣條件，防止芯片出現(xiàn)故障。

2. 長期穩(wěn)定性 車規(guī)級(jí)MCU芯片的工作壽命一般要超過15年，遠(yuǎn)高于消費(fèi)級(jí)MCU（3 - 5年）。這就要求封裝技術(shù)能夠保證芯片在長期使用中的穩(wěn)定性和可靠性，防止因封裝缺陷導(dǎo)致的早期失效。例如，封裝材料的老化、引腳的松動(dòng)等問題都可能影響芯片的長期穩(wěn)定性，因此在封裝過程中需要采用高質(zhì)量的材料和先進(jìn)的工藝來避免這些問題。

3. 
   

（二）嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求

1. 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn) MCU供應(yīng)商在進(jìn)入OEM的供應(yīng)鏈體系前，一般需要完成三大認(rèn)證：設(shè)計(jì)階段要遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262，流片和封裝階段要遵循AEC - Q001 - 004和IATF16949，以及在認(rèn)證測(cè)試階段要遵循AEC - Q100/Q104。其中，ISO 26262定義了ASIL四個(gè)安全等級(jí)，從低到高分別為A、B、C和D；AEC - Q100分為四個(gè)可靠性等級(jí)，從低到高分別為3、2、1和0。AEC - Q100系列認(rèn)證一般需要1 - 2年的時(shí)間，而ISO 26262的認(rèn)證難度更大，周期更長。這些認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)確保了車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝在各個(gè)方面都符合汽車行業(yè)的嚴(yán)格要求。

2. 低不良率 消費(fèi)級(jí)MCU的不良率只要≤200DPPM（每百萬個(gè)產(chǎn)品中的不良品數(shù)量）就可以了，但車規(guī)級(jí)MCU的不良率要≤1DPPM。這意味著每百萬個(gè)MCU，最多只能有一個(gè)不良品。為了達(dá)到這樣低的不良率，封裝過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格控制，從原材料的選擇到封裝工藝的操作，都要保證高精度和高質(zhì)量。

（三）適應(yīng)小型化趨勢(shì)

隨著汽車電子設(shè)備的小型化趨勢(shì)，車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝需要在保證性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更小的尺寸。這就要求封裝技術(shù)不斷創(chuàng)新，例如采用更精細(xì)的引腳布局、更小的封裝結(jié)構(gòu)等。在有限的空間內(nèi)，要實(shí)現(xiàn)芯片的高效散熱、良好的電氣連接等功能，對(duì)封裝技術(shù)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

三、車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)發(fā)展歷程

早期的車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)相對(duì)簡單，主要側(cè)重于滿足基本的電氣連接和物理保護(hù)功能。隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)芯片性能和可靠性的要求越來越高，封裝技術(shù)也在不斷演進(jìn)。

在發(fā)展過程中，從傳統(tǒng)的封裝形式逐漸向更先進(jìn)的封裝形式轉(zhuǎn)變。例如，早期可能更多地采用直插式封裝等較為基礎(chǔ)的封裝方式，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開始出現(xiàn)QFN、BGA等更適合汽車電子設(shè)備需求的封裝形式。這些新型封裝形式在引腳密度、散熱性能、電氣性能等方面都有了很大的提升。

從認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)來看，隨著汽車行業(yè)對(duì)安全性和可靠性的重視程度不斷提高，相關(guān)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。例如，AEC - Q100等標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，促使封裝企業(yè)不斷改進(jìn)技術(shù)，以滿足更高的質(zhì)量要求。

以國民技術(shù)為例，2023年2月20日，國民技術(shù)在深圳正式推出兼具通用性、硬件安全性和車規(guī)級(jí)高可靠性等優(yōu)勢(shì)特性的N32A455系列車規(guī)級(jí)MCU并宣布量產(chǎn)。這一事件也反映了車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)在不斷發(fā)展，能夠支持更先進(jìn)的芯片功能和性能要求。

四、車規(guī)級(jí)MCU芯片先進(jìn)封裝技術(shù)案例

（一）琪埔維RISC - V車規(guī)級(jí)MCU

創(chuàng)立于2011年的琪埔維在汽車半導(dǎo)體賽道耕耘多年，以V2X芯片起步，之后成功實(shí)現(xiàn)了車規(guī)級(jí)通用MCU的上車應(yīng)用。其在封裝技術(shù)方面，必然要滿足車規(guī)級(jí)芯片的高可靠性、高安全性等要求。例如，在應(yīng)對(duì)汽車復(fù)雜的電磁環(huán)境方面，其封裝技術(shù)能夠有效地防止電磁干擾對(duì)芯片的影響；在溫度適應(yīng)性方面，能夠確保芯片在 - 40~125℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。這得益于其采用的先進(jìn)封裝材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得芯片在汽車的各種惡劣環(huán)境下都能正常運(yùn)行，為汽車的車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)等提供了穩(wěn)定的芯片支持。

（二）長城汽車紫荊M100 RISC - V車規(guī)級(jí)MCU芯片

長城汽車聯(lián)合多方力量研發(fā)的紫荊M100 RISC - V車規(guī)級(jí)MCU芯片已完成研發(fā)工作并成功點(diǎn)亮。在封裝技術(shù)上，為了適應(yīng)汽車電子設(shè)備的需求，該芯片的封裝應(yīng)該具備良好的機(jī)械強(qiáng)度，以抵抗汽車行駛過程中的振動(dòng)；同時(shí)，具有耐高溫和耐濕性等特性。這一芯片的成功研發(fā)標(biāo)志著長城汽車在半導(dǎo)體及芯片自主研發(fā)領(lǐng)域取得了重大突破，也體現(xiàn)了其在車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)方面的成果，為未來的智能駕駛和智能座艙等創(chuàng)新應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

五、車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)未來趨勢(shì)

（一）更高的集成度

1. 系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的發(fā)展 未來車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)將朝著更高的集成度發(fā)展，系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）是一個(gè)重要的趨勢(shì)。SiP可以將多個(gè)不同功能的芯片，如MCU、傳感器、電源管理芯片等集成在一個(gè)封裝內(nèi)，實(shí)現(xiàn)更小的封裝尺寸和更高的性能。在汽車電子系統(tǒng)中，這有助于減少電路板的空間占用，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。例如，將MCU與相關(guān)的傳感器芯片集成在一起，可以更快速、準(zhǔn)確地獲取汽車的各種狀態(tài)信息，如速度、溫度、壓力等，從而提高汽車的安全性和舒適性。

2. 多功能集成 除了芯片的集成，還將實(shí)現(xiàn)更多功能的集成。例如，在封裝內(nèi)集成信號(hào)處理、通信功能等，使車規(guī)級(jí)MCU芯片不僅僅是一個(gè)簡單的控制單元，而是一個(gè)具備多種功能的綜合性芯片。這將進(jìn)一步推動(dòng)汽車電子系統(tǒng)的智能化發(fā)展，例如實(shí)現(xiàn)更智能的自動(dòng)駕駛功能、更高效的車輛能源管理等。

（二）更好的散熱性能

1. 新型散熱材料的應(yīng)用 隨著車規(guī)級(jí)MCU芯片性能的不斷提升，芯片的功耗也會(huì)增加，散熱問題將變得更加重要。未來將采用更多新型的散熱材料，如高性能的導(dǎo)熱硅脂、石墨烯等。這些材料具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠更有效地將芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去，保證芯片在高溫環(huán)境下的正常工作。例如，石墨烯具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性能，將其應(yīng)用于芯片封裝的散熱結(jié)構(gòu)中，可以大大提高散熱效率。

2. 優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 除了材料的改進(jìn)，散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也將不斷優(yōu)化。例如，采用更合理的引腳布局和封裝結(jié)構(gòu)，增加散熱通道，提高空氣對(duì)流效率等。通過這些措施，可以在不增加封裝體積的情況下，提高芯片的散熱能力，滿足汽車電子設(shè)備對(duì)芯片散熱的嚴(yán)格要求。

（三）更強(qiáng)的安全性

1. 硬件安全增強(qiáng) 在車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝中，將進(jìn)一步加強(qiáng)硬件安全措施。例如，采用加密技術(shù)對(duì)芯片內(nèi)部的關(guān)鍵信息進(jìn)行保護(hù)，防止信息泄露和惡意攻擊。同時(shí)，在封裝結(jié)構(gòu)上設(shè)置物理防護(hù)層，防止芯片被非法拆解或篡改。這對(duì)于汽車的安全性至關(guān)重要，特別是在智能網(wǎng)聯(lián)汽車日益普及的情況下，防止黑客攻擊汽車電子系統(tǒng)成為一個(gè)重要的課題。

2. 符合更嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn) 隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，安全標(biāo)準(zhǔn)將不斷提高。未來的車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝技術(shù)將需要符合更嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善和升級(jí)。封裝企業(yè)需要不斷改進(jìn)技術(shù)，以確保芯片在功能安全方面的可靠性，保障汽車的安全行駛。

六、車規(guī)級(jí)MCU芯片封裝清洗劑W3210介紹

芯片封裝清洗劑W3210是合明自主開發(fā)的PH中性配方的電子產(chǎn)品焊后殘留水基清洗劑。適用于清洗PCBA等不同類型的電子組裝件上的焊劑、錫膏殘留，包括 SIP、WLP等封裝形式的半導(dǎo)體器件焊劑殘留。由于其 PH 中性，對(duì)敏感金屬和聚合物材料有絕佳的材料兼容性。

芯片封裝清洗劑W3210的產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、PH 值呈中性，對(duì)鋁、銅、鎳、塑料、標(biāo)簽等敏感材料上顯示出絕佳的材料兼容性。

2、用去離子水按一定比例稀釋后不易起泡，可適用于噴淋、超聲工藝。

3、不含鹵素，材料環(huán)保；氣味清淡，使用液無閃點(diǎn)，使用安全，不需要額外的防爆措施。

4、由于 PH 中性，減輕污水處理難度。

芯片封裝清洗劑W3210的適用工藝：

W3210水基清洗劑適用于在線式或批量式噴淋清洗工藝，也可應(yīng)用于超聲清洗工藝。

芯片封裝清洗劑W3210產(chǎn)品應(yīng)用：

芯片封裝清洗劑W3210可以應(yīng)用于不同類型的焊劑殘留的水基清洗劑。產(chǎn)品為濃縮液，清洗時(shí)可根據(jù)殘留物的清洗難易程度，用去離子水稀釋后再進(jìn)行使用，安全環(huán)保使用方便，是電子精密清洗高端應(yīng)用的理想之選。