在當今電子器件、組件的工藝制程中，為獲得高可靠性的產品，清洗，特別是水基清洗在制程中得到越來越廣泛的應用。特別是在5G通訊，航天航空，汽車電子，軍工，醫療設備，人工智能等等行業和產業產品中，高可靠性的要求是為了整個功能體系能安全可靠運行的基礎。水基清洗在這類器件、組件的制程中具有的代表性，特別在大型規模化生產中，可有效保障更為可靠的工藝指標和穩定性。通常會采用在線通過式清洗工藝來實現器件和組件的批量生產制程，隨著在線工藝的廣泛應用，其中的工藝要點和掌握是能出產產品質量的重要因素。以下就這些要點作幾點闡述。

器件和組件，比如POP、SIP、IG BT、PCBA，清洗主要是為了去除在焊接中所產生的焊劑或焊膏的殘余物、污垢。要針對焊接所用的焊膏和錫膏的可清洗性進行水基清洗劑的選型和匹配，在常規工藝條件或者特定工藝條件下面進行測試，水基清洗劑能夠將焊劑和焊膏殘余物能夠清除而達到干凈度的要求。

比如說在器件底部，包括Chip件、QFN底部，芯片或者是倒裝芯片底部殘留物的去除狀況。往往當這些底部的殘余物能夠有效去除，那么其他部位的殘余物也應可以評判為完全去除。QFM和芯片底部采用機械方式打開，觀測底部殘留物的狀況來評判干凈度，為了達到Micro gap的托高底部的殘留物清除，清洗劑物理化學特性（比方說表面張力）和清洗設備噴淋的角度、壓力、方向以及噴淋的時間溫度都對底部清除污垢有很大的影響度。

清洗劑在在線通過式清洗工藝中的性能穩定性，需要有相應的技術手段來進行監測和管控，以清洗性能的發揮或材料兼容性的穩定。在這些監測數據中，重要的是清洗劑的使用濃度可控范圍之內，建議使用在線噴淋通過機的用戶裝配在線清洗劑濃度監測裝置，以監測清洗劑在使用中的濃度變化。因為在線噴淋機的設備特性，在使用運行中，清洗劑的濃度變化比較大，如不能有效的監控清洗劑的濃度，將會產生材料兼容性方面的風險。一般來說，清洗劑在機內運行，隨著時間的關系，濃度會升高，常規需要通過添加DI水來清洗劑的濃度穩定。使用在線濃度檢測儀，可使用人工添加水和自動添加水的方式進行濃度控制。

系統級封裝（system in package，SIP）是一種新型的封裝技術，在IC封裝領域，SIP是的封裝。在ITRS2005中對SIP的定義是：“SIP是采用任何組合，將多個具有不同功能的有源電子器件與可選擇的無源元件，以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件，組裝成為可以提供多種功能的單個標準封裝件，形成一個系統或者子系統”。對于SIP而言，在單一的模塊內需要集成不同的有源芯片和無源元件、非硅器件、MEMS元件甚至光電芯片等，更長遠的目標則考慮在其中集成生物芯片等。目前在無線通訊領域內特別是在3G領域內，SIP是非常有潛力的技術。
SIP的應用



SIP是IC封裝領域的的一種新型封裝技術，目前已經被廣泛應用在手機、藍牙、Wi-Fi和交換機等無線通訊領域，在汽車電子、醫療電子、消費類電子、軍事電子等領域內都有一定的市場。雖然當前其份額還不是很大，但已經成為一種人們關注和發展迅速的封裝技術。


（1）無線通訊領域

SIP的應用領域比較廣泛，在無線通訊應用與研究方面為。特別是在射頻范圍內SIP技術是一種理想的系統解決方案。其中，早商業化的SIP模塊電路是手機中的功率放大器，這類模塊中可集成多頻功放、功率控制及收發轉換開關等功能。
汽車電子

目前，SIP技術已經在汽車電子領域得到了廣泛的應用，如發動機控制單元(ECU)、汽車防抱死系統(ABS)、燃油噴射控制系統、安全氣囊電子系統、方向盤控制系統、輪胎低氣壓報警系統等。此外，SIP技術在快速增長的車載辦公系統和娛樂系統中也獲得了成功的應用。
醫療電子

醫療電子注重產品的可靠性、尺寸、功能和壽命，如何在更小的體積內實現更多的功能和更好的性能是其面臨的經典問題。在醫療電子領域，SIP的典型應用產品主要為可植入式電子醫療器件，如心臟起博器、心臟除顫器、輸藥泵、助聽器等。當人體心臟持續快速跳動或電子脈沖紊亂時，醫學上稱之為心臟纖維性顫動，心臟除顫器可以及時產生高壓脈沖對心臟進行電擊，從而消除心臟纖維性顫動，使心律恢復正常。Valtronic SA使用折疊理念，將邏輯電路、存儲器和無源組件結合到單的SIP中，應用于助聽器和心臟起博器。
計算機和網絡技術

在計算機/網絡技術等應用方面，往往要求將ASIC或微控制器和存儲器集成在一起。例如在PC中的圖形處理模塊內，通常包括圖形控制IC和兩片SDRAM。現在絕大多數圖形處理模塊在生產中都采用標準的塑封焊球陣列多芯片組件方式封裝。這種方式從封裝角度考慮成本低，但對于存儲器卻不合適。因為SDRAM器件需要地進行動態老化。SIP減少了母板布線層數和復雜性，同時提高了母板的空間利用率，可在有限的空間中集成更多的功能塊。
BGA封裝工藝流程

PBGA基板的制備

在BT樹脂/玻璃芯板的兩面壓極薄（12-18um厚）的銅箔，然后進行鉆孔和通孔金屬化，通孔一般位于基板的四周；再用常規的PWB工藝（壓膜、曝光、顯影、蝕刻等）在基板的兩面制作圖形（導帶、電極以及安裝焊球的焊區陣列）；后形成介質阻焊膜并制作圖形，露出電極及焊區。
封裝工藝流程
圓片減薄→圓片切削→芯片粘結→清洗→引線鍵合→清洗→模塑封裝→裝配焊料球→回流焊→打標→分離→檢查及測試→包裝
芯片粘結：采用充銀環氧樹脂粘結劑（導電膠）將IC芯片粘結在鍍有Ni-Au薄層的基板上
引線鍵合：粘結固化后用金絲球焊機將IC芯片上的焊區與基板上的鍍Ni-Au的焊區以金線相連
模塑封裝：用石英粉的環氧樹脂模塑進行模塑包封，以保護芯片、焊接線及焊盤。
回流焊：固化之后，使用特設設計的吸拾工具（焊球自動拾放機）將浸有焊劑熔點為183℃、直徑為30mil（0.75mm）的焊料球Sn62Pb36Ag2，或者Sn63Pb37放置在焊盤上，在傳統的回流焊爐內在N2氣氛下進行回流焊接（高加工溫度不超過230℃），焊球與鍍Ni-Au的基板焊區焊接。
裝配焊球有兩種方法：“球在上”和“球在下”



球在上：在基板上絲網印制焊膏，將印有焊膏的基板裝在一個夾具上，用定位銷將一個帶篩孔的頂板與基板對準，把球放在頂板上，篩孔的中心距與陣列焊點的中心距相同，焊球通過孔對應落到基板焊區的焊膏上，多余的球則落入一個容器中。取下頂板后將部件送去再流，再流后進行清洗。



“球在下”：過程與“球在上”相反，先將一個帶有以所需中心距排列的孔（直徑小于焊球）的特殊夾具放在一個振動/搖動裝置上，放入焊球，通過振動使球定位于各個孔，在焊球位置上印焊膏，再將基板對準放在印好的焊膏上，送去再流，之后進行清洗。



焊球的直徑是0.76mm(30mil)或0.89mm(35mil)，PBGA焊球的成分為低熔點的63Sn37Pb(62Sn36Pb2Ag)。
常見的功率半導體器件有金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管芯片(IGBT)及模塊等。



電子設備正朝著高頻、、高可靠、高功率和低成本的發展方向，相應的功率器件也要求高頻、高可靠、低損耗和低成本。
目前主流的功率器件主要是MOSFET和IGBT。

日本ROHM公司在中國舉辦發布會，發布業界快trr性能的600V超級結MOSFET PrestoMOS系列。羅姆半導體（上海）有限公司設計中心經理水原德健對MOSFET和IGBT做了市場優劣勢分析：

MOSFET優點是高頻，可以工作到幾百KHZ，甚至MHZ、10MHZ都沒問題；缺點是不耐高壓，在高壓大電流場合功耗較大，1500W以上就沒有優勢了。IGBT優點是導通壓降小，耐高壓．功率可以達到5000W；弱點是開關頻率大40—50KHz，開關損耗大。

MOSFET一般在較低功率應用及較高頻應用（即功率）

羅姆的高耐壓超級結MOSFET

功率元器件一般是由硅、碳化硅、氮化鎵這三種材料做成，碳化硅和氮化鎵是相對新的功率器件材料。而本次發布會介紹的產品——超級結MOSFET和PrestoMOS，是硅材料產品。

高壓MOS在市場上應用很多，每個廠家對“高壓MOS”定義不同，有的說200V以上是高壓MOS，但比較普遍的認為是，500-600V以上的是高壓MOS。市場上用的多的高壓MOS也是600V，大概占到所有高壓MOS的三分之二。

600V里又分為三類：600V標準型，大約占整個市場的三分之一左右；600V高速開關型，占三分之一左右；600V高速trr型，大約在市場上占7%。

從應用上，標準型和高速開關型主要是用在電源變壓器上，高速trr產品主要應用在逆變上，600V之上有650V和800V的產品，主要在太陽能、電動汽車使用。再往上還有1200V和1500V的產品。

高壓MOS從構造上分為兩種，平面高壓MOS，和縱向縱溝槽型高壓MOS，也就是超級結MOSFET。

從2014年到2020年，MOS的整體需求量變化不大，但在需求結構上變化很大，平面MOS市場越來越變小，超級結MOSFET市場越來越大。

為什么會出現這樣的變化呢？原因在于，客戶在選擇產品時有兩個考量：性能和價格。性能上超級結MOS更節能；價格上第0代超級結MOS價格大約是平面MOS的接近2倍；第1代大約是1.5倍；現在超級結MOSFET已經進入第2代，將要與平面MOS的價格持平。

未來，超級結MOSFET還會推出第3代、第4代，芯片可以做的越來越小，比平面MOS來說價格有更大的優勢，性能也有更大的增強，這就決定了平面MOS的市場會越來越小。

在這里還要提到羅姆的一個特產品，HybridMOS。什么是HybridMOS呢？剛剛已經介紹了IGBT和MOSFET的區別，IGBT是在大功率情況下節能，MOSFET是在低功率情況下節能。這就出現了一個問題。比如空調在正常運轉的時候功率很低，也就1000W左右。但在剛啟動時，要瞬間制冷、瞬間制熱，會達到4000到6000W，中央空調會達到8000W。

同樣一個產品，在低功率的時候也想讓它節能，高功率的時候也想讓它節能。但又不可能一個產品中同時用IGBT和MOSFET，如果用MOSFET在低功率時是節能的，但是在瞬間開始進行加熱、制冷的時候又不是很節能。IGBT瞬間制冷，加熱是很節能，但是正常運轉的時候又很浪費能量，這是一個很煩惱的事情。

這個情況下，羅姆開發了HybridMOS。在低功率的時候我們采用了MOSFET的構造，在大功率的時候采用IGBT的優點。不管是瞬間制冷，瞬間制熱，還是正常運轉的時候，都使能量消耗更低。

由于同時擁有MOSFET構造，又擁有IGBT的特性，所以羅姆為該產品起名HybroidMOS，混合動力的意思。