一、车规级MCU芯片封装技术介绍

车规级MCU芯片封装技术是针对汽车环境特殊性，对MCU芯片进行特殊封装的工艺过程。这一过程不仅要保证芯片的电气性能，还要考虑芯片在高温、低温、振动、电磁等恶劣环境下的稳定性，以及对潮湿、盐雾等化学环境的抵抗能力，是确保车用电子设备可靠性和安全性的关键环节之一。

常见的车规级芯片封装形式包括QFN（Quad Flat No - lead Package）和BGA（Ball Grid Array）。QFN封装结构紧凑、热阻低，适用于高密度装配的车载电子设备。BGA具有较高的引脚数目和较大的排列密度，适用于高性能处理器。车规级芯片的封装需具备机械强度、耐高温、耐湿性等特性。此外，在封装前还涉及到清洗环节， 研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，因为污染物会对芯片性能产生严重影响，例如离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏电路板功能；非离子型污染物可穿透PCB的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶；还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等多种不良现象。

二、车规级MCU芯片核心封装技术特点

（一）高可靠性

1. 环境适应性 车规级MCU芯片需要在极端的温度、湿度和振动条件下工作。例如，其工作温度范围通常为 - 40~125℃，相比消费级MCU（ - 30 - 85℃）要求更为严苛。在汽车行驶过程中，无论是炎热的沙漠环境还是寒冷的极地气候，芯片都要能正常工作。同时，汽车发动机的振动以及路面颠簸产生的振动，都要求封装技术能够保证芯片内部结构不受影响。为了适应这样的环境，封装材料和结构设计必须能够承受这些恶劣条件，防止芯片出现故障。

2. 长期稳定性 车规级MCU芯片的工作寿命一般要超过15年，远高于消费级MCU（3 - 5年）。这就要求封装技术能够保证芯片在长期使用中的稳定性和可靠性，防止因封装缺陷导致的早期失效。例如，封装材料的老化、引脚的松动等问题都可能影响芯片的长期稳定性，因此在封装过程中需要采用高质量的材料和先进的工艺来避免这些问题。

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（二）严格的标准要求

1. 认证标准 MCU供应商在进入OEM的供应链体系前，一般需要完成三大认证：设计阶段要遵循功能安全标准ISO 26262，流片和封装阶段要遵循AEC - Q001 - 004和IATF16949，以及在认证测试阶段要遵循AEC - Q100/Q104。其中，ISO 26262定义了ASIL四个安全等级，从低到高分别为A、B、C和D；AEC - Q100分为四个可靠性等级，从低到高分别为3、2、1和0。AEC - Q100系列认证一般需要1 - 2年的时间，而ISO 26262的认证难度更大，周期更长。这些认证标准确保了车规级MCU芯片封装在各个方面都符合汽车行业的严格要求。

2. 低不良率 消费级MCU的不良率只要≤200DPPM（每百万个产品中的不良品数量）就可以了，但车规级MCU的不良率要≤1DPPM。这意味着每百万个MCU，最多只能有一个不良品。为了达到这样低的不良率，封装过程中的每一个环节都需要严格控制，从原材料的选择到封装工艺的操作，都要保证高精度和高质量。

（三）适应小型化趋势

随着汽车电子设备的小型化趋势，车规级MCU芯片封装需要在保证性能的同时实现更小的尺寸。这就要求封装技术不断创新，例如采用更精细的引脚布局、更小的封装结构等。在有限的空间内，要实现芯片的高效散热、良好的电气连接等功能，对封装技术是一个很大的挑战。

三、车规级MCU芯片封装技术发展历程

早期的车规级MCU芯片封装技术相对简单，主要侧重于满足基本的电气连接和物理保护功能。随着汽车电子技术的不断发展，对芯片性能和可靠性的要求越来越高，封装技术也在不断演进。

在发展过程中，从传统的封装形式逐渐向更先进的封装形式转变。例如，早期可能更多地采用直插式封装等较为基础的封装方式，随着技术的进步，开始出现QFN、BGA等更适合汽车电子设备需求的封装形式。这些新型封装形式在引脚密度、散热性能、电气性能等方面都有了很大的提升。

从认证标准来看，随着汽车行业对安全性和可靠性的重视程度不断提高，相关的认证标准也日益严格。例如，AEC - Q100等标准的不断完善，促使封装企业不断改进技术，以满足更高的质量要求。

以国民技术为例，2023年2月20日，国民技术在深圳正式推出兼具通用性、硬件安全性和车规级高可靠性等优势特性的N32A455系列车规级MCU并宣布量产。这一事件也反映了车规级MCU芯片封装技术在不断发展，能够支持更先进的芯片功能和性能要求。

四、车规级MCU芯片先进封装技术案例

（一）琪埔维RISC - V车规级MCU

创立于2011年的琪埔维在汽车半导体赛道耕耘多年，以V2X芯片起步，之后成功实现了车规级通用MCU的上车应用。其在封装技术方面，必然要满足车规级芯片的高可靠性、高安全性等要求。例如，在应对汽车复杂的电磁环境方面，其封装技术能够有效地防止电磁干扰对芯片的影响；在温度适应性方面，能够确保芯片在 - 40~125℃的温度范围内稳定工作。这得益于其采用的先进封装材料和结构设计，使得芯片在汽车的各种恶劣环境下都能正常运行，为汽车的车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统等提供了稳定的芯片支持。

（二）长城汽车紫荆M100 RISC - V车规级MCU芯片

长城汽车联合多方力量研发的紫荆M100 RISC - V车规级MCU芯片已完成研发工作并成功点亮。在封装技术上，为了适应汽车电子设备的需求，该芯片的封装应该具备良好的机械强度，以抵抗汽车行驶过程中的振动；同时，具有耐高温和耐湿性等特性。这一芯片的成功研发标志着长城汽车在半导体及芯片自主研发领域取得了重大突破，也体现了其在车规级MCU芯片封装技术方面的成果，为未来的智能驾驶和智能座舱等创新应用奠定了坚实基础。

五、车规级MCU芯片封装技术未来趋势

（一）更高的集成度

1. 系统级封装（SiP）的发展 未来车规级MCU芯片封装技术将朝着更高的集成度发展，系统级封装（SiP）是一个重要的趋势。SiP可以将多个不同功能的芯片，如MCU、传感器、电源管理芯片等集成在一个封装内，实现更小的封装尺寸和更高的性能。在汽车电子系统中，这有助于减少电路板的空间占用，提高系统的可靠性和性能。例如，将MCU与相关的传感器芯片集成在一起，可以更快速、准确地获取汽车的各种状态信息，如速度、温度、压力等，从而提高汽车的安全性和舒适性。

2. 多功能集成 除了芯片的集成，还将实现更多功能的集成。例如，在封装内集成信号处理、通信功能等，使车规级MCU芯片不仅仅是一个简单的控制单元，而是一个具备多种功能的综合性芯片。这将进一步推动汽车电子系统的智能化发展，例如实现更智能的自动驾驶功能、更高效的车辆能源管理等。

（二）更好的散热性能

1. 新型散热材料的应用 随着车规级MCU芯片性能的不断提升，芯片的功耗也会增加，散热问题将变得更加重要。未来将采用更多新型的散热材料，如高性能的导热硅脂、石墨烯等。这些材料具有更高的导热系数，能够更有效地将芯片产生的热量传导出去，保证芯片在高温环境下的正常工作。例如，石墨烯具有优异的热传导性能，将其应用于芯片封装的散热结构中，可以大大提高散热效率。

2. 优化散热结构设计 除了材料的改进，散热结构的设计也将不断优化。例如，采用更合理的引脚布局和封装结构，增加散热通道，提高空气对流效率等。通过这些措施，可以在不增加封装体积的情况下，提高芯片的散热能力，满足汽车电子设备对芯片散热的严格要求。

（三）更强的安全性

1. 硬件安全增强 在车规级MCU芯片封装中，将进一步加强硬件安全措施。例如，采用加密技术对芯片内部的关键信息进行保护，防止信息泄露和恶意攻击。同时，在封装结构上设置物理防护层，防止芯片被非法拆解或篡改。这对于汽车的安全性至关重要，特别是在智能网联汽车日益普及的情况下，防止黑客攻击汽车电子系统成为一个重要的课题。

2. 符合更严格的安全标准 随着汽车行业的发展，安全标准将不断提高。未来的车规级MCU芯片封装技术将需要符合更严格的安全标准，如ISO 26262标准的进一步完善和升级。封装企业需要不断改进技术，以确保芯片在功能安全方面的可靠性，保障汽车的安全行驶。

六、车规级MCU芯片封装清洗剂W3210介绍

芯片封装清洗剂W3210是合明自主开发的PH中性配方的电子产品焊后残留水基清洗剂。适用于清洗PCBA等不同类型的电子组装件上的焊剂、锡膏残留，包括 SIP、WLP等封装形式的半导体器件焊剂残留。由于其 PH 中性，对敏感金属和聚合物材料有绝佳的材料兼容性。

芯片封装清洗剂W3210的产品特点：

1、PH 值呈中性，对铝、铜、镍、塑料、标签等敏感材料上显示出绝佳的材料兼容性。

2、用去离子水按一定比例稀释后不易起泡，可适用于喷淋、超声工艺。

3、不含卤素，材料环保；气味清淡，使用液无闪点，使用安全，不需要额外的防爆措施。

4、由于 PH 中性，减轻污水处理难度。

芯片封装清洗剂W3210的适用工艺：

W3210水基清洗剂适用于在线式或批量式喷淋清洗工艺，也可应用于超声清洗工艺。

芯片封装清洗剂W3210产品应用：

芯片封装清洗剂W3210可以应用于不同类型的焊剂残留的水基清洗剂。产品为浓缩液，清洗时可根据残留物的清洗难易程度，用去离子水稀释后再进行使用，安全环保使用方便，是电子精密清洗高端应用的理想之选。