電子系統集成三個層次的詳細分析

一、芯片上的集成

芯片上的集成是電子系統集成的基礎層次。其基本單元是晶體管（Transistor），被稱作功能細胞（FunctionCell）。大量的晶體管集成在一起形成了芯片。在這個層次中，晶體管是不可再分的最小功能單位，而功能細胞的數量也成為系統先進性的重要標志。為了集成更多的功能細胞，晶體管的尺寸不斷縮小。例如現代芯片技術不斷追求更小的晶體管制程，這有助于在芯片上集成更多功能，從而提升芯片的性能，像提高運算速度、增加存儲容量等。芯片上的集成是構建更復雜電子系統的基石，后續的封裝內集成和PCB板級集成都依賴于芯片上集成所提供的功能單元。這一層次主要涉及芯片內部的電路設計、制造工藝等技術，是一個高度專業化和技術密集型的領域，需要考慮晶體管的性能、布局、相互連接關系等眾多因素，以確保芯片能夠正常工作并實現預期的功能。

二、封裝內的集成

1. 基本單元與形成的結構 封裝內集成的基本單元是裸芯片或者小芯片（Chiplet），被稱之為功能單元（FunctionUnit）。這些功能單元在封裝內集成形成了系統級封裝（SiP）。在這個過程中，芯片整體作為一個器件模型參與集成，而封裝中的互連線、平面層、RLC（電阻、電感、電容）等被視為互連模型。封裝的設計需要考慮如何將這些功能單元有效地連接在一起，以實現特定的功能和性能要求。

2. 與芯片集成的關系 它是在芯片上集成的基礎上進行的。芯片作為一個相對完整的功能單元進入封裝環節，封裝的作用是對芯片進行保護、提供電氣連接和物理支撐等。封裝技術的發展也在不斷演進，例如從傳統封裝發展到先進封裝，先進封裝能夠在更小的封裝尺寸內實現更多功能單元的集成，提高系統的集成度和性能。同時，封裝內集成還需要考慮與芯片之間的數據傳輸、信號完整性等問題，以確保芯片的功能能夠在封裝后的系統中正常發揮。

三、PCB板級集成

1. 基本單元與形成的系統 PCB板級集成的基本單元是上一步完成的封裝或SiP，被稱之為微系統（MicroSystem）。這些微系統在PCB上集成為尺度更大的系統。到了PCB這一層次，電子系統的功能已經比較完備，尺度也已經放大到適合人類操控的地步，再加上其他的部件，就構成了人們日常使用的系統，例如手機或電腦。在PCB板級集成中，需要考慮各個微系統在PCB板上的布局、布線，以實現不同微系統之間的電氣連接、信號傳輸、電源分配等功能。

2. 設計與制造要點 在PCB的原理圖和版圖設計中，主要的任務是進行正確的互連。原理圖根據器件的功能對其邏輯互連關系進行定義，并傳遞到版圖，版圖依此對物理互連分層繪制，并通過過孔或者硅通孔（TSV）將各層連接起來。這一層次的集成需要考慮的因素眾多，包括電磁兼容性（EMC）、信號完整性、散熱等。例如，不合理的布線可能會導致信號干擾，影響系統的性能；散熱設計不好可能會使電子元件過熱，影響系統的穩定性和壽命。

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芯片封裝清洗劑選擇：

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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