一、兩種集成技術(shù)：SiP vs SoC

微系統(tǒng)技術(shù)中的系統(tǒng)級(jí)封裝( system in a package，SiP) 技術(shù)是將多塊不同功能芯片集成在一個(gè)封裝體內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本完整的功能的技術(shù)。有助于解決功能模塊分立，是降低電子器件體積和質(zhì)量的重要途徑。

片上系統(tǒng)( system on chip，SoC) 是微系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的另一重要方向，該技術(shù)將不同功能的模塊設(shè)計(jì)和制造在一塊芯片上，芯片本身即能完成原本需要多塊芯片完成的功能。通過芯片處理功能的整合，縮減芯片的數(shù)目，同樣能夠減小電子部件的體積和質(zhì)量。

圖 SiP技術(shù)和SoC技術(shù)示意圖

SoC相較于SiP，優(yōu)勢(shì)在于傳感器和接口電路更靠近，從而很大程度地降低寄生參數(shù)和外部干擾。單片集成的傳感器還可以減小不同芯片之間互連的可靠性問題。MEMS與 CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝兼容，進(jìn)行傳感器和接口電路的單片集成，可以實(shí)現(xiàn)集成傳感器的批量低成本制造。

二、應(yīng)用方向：陣列化芯片

陣列化芯片勢(shì)必要攻克MEMS-CMOS單片集成技術(shù)，例如紅外熱電堆陣列芯片、MEMS陣列氣體傳感器、Pumt超聲成像傳感器、微鏡陣列及熱發(fā)泡噴墨打印芯片等，無論是傳感器還是執(zhí)行器陣列芯片，其陣列產(chǎn)生的多路信號(hào)難以通過引線鍵合完成電信號(hào)的輸出。

以64x64像素紅外熱電堆芯片為例，共4096路信號(hào)單元，將CMOS接口集成在MEMS芯片上才是唯一的技術(shù)路徑。對(duì)于熱電堆陣列芯片，目前商業(yè)化產(chǎn)品普遍采用TSV和鍵合技術(shù)相結(jié)合的方式，即TPA（熱電堆陣列）通過通孔互聯(lián)工藝將信號(hào)引入到鍵合下層的ROIC（讀出電路），以此補(bǔ)償電路來抑制溫度漂移，并集成了ADC電路，這種片上集成系統(tǒng)有利于降低芯片體積、功耗和成本。

圖 MEMS-CMOS片上集成4通道氣體傳感器芯片

圖 MEMS-CMOS片上集成噴墨打印芯片

三、應(yīng)用方向：芯片上的氣象站

芯片上的氣象站的概念早在2005年863項(xiàng)目中提出，采用先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，研發(fā)出溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速/流量傳感器。目前大多數(shù)廠商采用SiP技術(shù)將傳感器和ASIC電路兩部分獨(dú)立單元通過連接線綁定封裝而成，如博世的BME280和BME688多合一環(huán)境傳感器。由于MEMS與CMOS接口上會(huì)產(chǎn)生的寄生參數(shù)，更多的廠商采用單片集成的方式，MEMS傳感和ASIC電路都實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)襯底上，例如盛思銳和睿感。盛思銳幾乎全部的環(huán)境傳感器均采用單片集成方式實(shí)現(xiàn)，《盛思銳SHT45溫濕度傳感器分析（一）》和《盛思銳SHT45溫濕度傳感器拆解與分析（二）》中較為詳細(xì)的進(jìn)行了剖析。與 COMS 工藝兼容的MEMS溫濕度傳感器具有體積小、價(jià)格低、產(chǎn)品一致性好的特點(diǎn)，有較好的應(yīng)用前景。因此，芯片上的氣象站未來的發(fā)展趨勢(shì)是盡可能在單芯片上實(shí)現(xiàn)更多物理量的感測、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)融合，全方位實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速/流量傳感器的一體化傳感。

圖 MEMS-CMOS片上集成溫濕度傳感器

四、應(yīng)用方向：慣性測量單元

據(jù)芯云知對(duì)各家六軸慣性測量單元進(jìn)行拆解，了解到幾乎全部的廠商采用SiP系統(tǒng)。唯一采用MEMS-CMOS集成技術(shù)的只有TDK應(yīng)美盛，其研發(fā)的Nasiri制造工藝平臺(tái)是一項(xiàng)具有成本效益的MEMS-CMOS集成方法，能夠開發(fā)出兼具小尺寸、低成本與高性能的MEMS產(chǎn)品，可生產(chǎn)加速度計(jì)、陀螺儀等運(yùn)動(dòng)類集成芯片。以6軸IMU為例，MEMS-CMOS采用兩次鍵合技術(shù)完成，ASIC部分作為襯底層，與MEMS結(jié)構(gòu)層以共晶鍵合方式形成電氣和物理連接，再次與蓋帽層鍵合形成運(yùn)動(dòng)腔室。ASIC部分一般采用0.18μm帶EEPROM的混合信號(hào)工藝，包含微小電容/電阻檢測電路、信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、EEPORM校驗(yàn)電路及數(shù)字接口電路。相較于SiP封裝，MEMS-CMOS集成技術(shù)的IMU具有更高的集成度和更好的性能。

圖 MEMS-CMOS片上集成6軸IMU

五、MEMS傳感器封裝清洗：

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(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。