慣性導航系統（INS）所使用的集成電路（IC）芯片，由于其應用場景的特殊性和高性能要求，其封裝工藝與消費類電子芯片有顯著不同，具有一系列鮮明的特點。

總的來說，這些特點都圍繞著 “高可靠性”、“高性能”、“高穩定性” 和 特殊環境適應性 這幾個核心目標。

以下是其主要特點的詳細闡述：

1. 極高的氣密性和內部氣氛控制

這是軍工、航天級芯片封裝最核心的特點之一。

• 目的：防止外部潮濕空氣、鹽霧、污染物等進入封裝內部，腐蝕精細的芯片電路（特別是MEMS陀螺儀和加速度計的機械結構）；同時防止封裝內部材料在真空中釋放氣體（outgassing），影響內部環境。

• 實現方式：

• 封裝材質：通常采用陶瓷封裝（Ceramic Packages），如氧化鋁（Al?O?）或氮化鋁（AlN）。陶瓷具有優異的氣密性、高機械強度和良好的熱性能。金屬封裝（Metal Can Packages）也常用于對氣密性要求極高的場景。

• 密封工藝：采用平行縫焊（Parallel Seam Welding）或激光焊（Laser Welding）來代替消費級芯片常用的環氧樹脂塑封。這兩種焊接方式可以在低溫下形成完美的金屬熔封，確保空腔的絕對氣密。

• 內部氣氛：封裝前，內部空腔會充入惰性氣體（如氮氣N?）并嚴格控制水分和氧氣含量，甚至進行抽真空處理。

2. 優異的抗機械應力能力

慣性導航系統廣泛應用于導彈、戰斗機、無人機等高過載、高振動、高沖擊的惡劣環境。

• 目的：確保芯片內部連接（如鍵合線）和硅結構在劇烈震動和沖擊下不會斷裂、失效。

• 實現方式：

• 結構設計：封裝結構本身設計得更加堅固，具有更強的機械完整性。

• 內部固定：芯片粘接使用高強度、高導熱率的環氧樹脂或金錫（AuSn）共晶焊。共晶焊能形成金屬間化合物，將芯片與基座幾乎“熔”為一體，機械強度和導熱性遠高于普通膠粘。

• 鍵合技術：使用更粗的金線或鋁線進行鍵合，并優化鍵合點形狀和弧度，以承受高G值的沖擊和振動。

3. 強大的熱管理能力

慣性導航芯片（如IMU中的處理器、ASIC）工作時可能產生大量熱量，而溫度變化會直接影響MEMS傳感器的精度（產生溫漂）。

• 目的：快速將芯片產生的熱量導出，保持芯片結溫穩定，減小溫度梯度，確保性能參數的一致性。

• 實現方式：

• 高導熱材料：陶瓷封裝本身導熱性好于塑料。底座常使用可伐合金（Kovar） 或銅鎢（CuW） 等與硅片熱膨脹系數（CTE）相匹配的高導熱金屬材料。

• 熱通路設計：封裝底部設計有暴露的金屬熱墊（Thermal Pad），可以通過焊接直接固定在系統的散熱冷板上，建立高效的熱傳導路徑。

4. 低應力封裝設計

封裝材料在溫度變化時會發生熱脹冷縮，如果其熱膨脹系數（CTE）與硅芯片不匹配，會產生機械應力，并傳遞給芯片。這種應力會改變MEMS結構的特性（例如改變諧振頻率），導致傳感器輸出漂移，這對精度是致命的。

• 目的：最小化封裝過程引入的、以及溫度循環中產生的機械應力。

• 實現方式：

• CTE匹配：精心選擇封裝底座材料（如上述的可伐合金、銅鎢材料），使其CTE與硅（~2.6 ppm/°C）盡可能接近。

• 柔性連接：在某些設計中，會采用特殊的應力隔離結構或柔性鍵合材料來緩沖應力。

5. 電磁屏蔽（EMI Shielding）

慣性導航系統常工作在復雜的電磁環境中，內部也可能存在多種高頻信號干擾。

• 目的：防止外部電磁干擾（EMI）影響芯片的敏感模擬信號，同時防止芯片信號向外輻射干擾其他設備。

• 實現方式：

• 金屬外殼或蓋板：陶瓷封裝上通常會有一個金屬蓋板（Lid），通過焊接形成連續的金屬屏蔽層，將芯片完全包裹在法拉第籠中。

6. 小型化與系統集成（SiP）

現代慣性導航系統追求更小、更輕、更高度集成。

• 目的：在有限的體積內集成多顆芯片（如MEMS陀螺、MEMS加速度計、ASIC信號處理芯片、甚至MCU），構成一個完整的IMU（慣性測量單元）子系統。

• 實現方式：

• 系統級封裝（SiP - System in Package）：將多個不同功能的裸芯片（Die）通過高密度互連技術集成在一個單一陶瓷封裝內。這減少了外部PCB走線的數量、縮短了互連距離、降低了寄生效應，提升了整體系統的性能和可靠性，并顯著減小了體積。

總結對比

因此，慣性導航系統的芯片封裝工藝是一門高度專業化的技術，是材料科學、機械工程、熱力學和微電子技術深度融合的體現，其最終目標是在任何嚴苛環境下都能保障導航系統核心“心臟”的精準、穩定和可靠跳動。

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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境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，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、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

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，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質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引發接觸電阻增大，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量。

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