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CCGA焊柱八讲之第一讲——当芯片飞向太空:谁在守护“焊点”的极限生存?
来源: | 作者:憬宏半导体 | 发布时间: 2025-11-19 | 66 次浏览 | 分享到:

当芯片离开舒适的地面实验室,飞向深邃太空、嵌入超音速战机、或深入地下钻探设备,它们面临的是炼狱般的考验……在这些人类探索的“终极考场”里,每一颗电子芯片都在经历着生死考验。而芯片与电路板之间看似微小的连接点——焊点,往往成为系统失效的关键一环。

传统用于高密度芯片封装的焊球阵列(CBGA),在地面温和环境中表现出色。然而,在太空的极端环境下,它们却频频“掉链子”

温差“撕裂”危机:陶瓷基板(承载芯片)与下方PCB电路板,两者材料的热膨胀系数(CTE)差异巨大。简单说,温度变化时,它们“胀缩”的幅度不同。温度剧烈变化时,陶瓷和PCB“你胀我缩”,反复拉扯着中间脆弱的焊球。时间一长,焊球变形、开裂,电路信号就此中断。

振动“骨折”陷阱:高频振动如同无数微型锤击,焊球是点状连接,应力容易集中在这小小的接触点上,极易发生疲劳断裂,设备瞬间“失能”。

那么,如何让芯片连接在“地狱模式”中依然坚如磐石?

答案就是:CCGA焊柱(陶瓷柱栅阵列)!

CCGA焊柱:不只是焊点,更是“微型减震器”

简单说,CCGA就是对传统CBGA的一次革命性升级:

形态之变: 它摒弃了圆球形的焊球,转而采用高密度排列的钎料(通常是含铅高温焊料)圆柱体阵列。想象一下无数纤细、坚固的“小柱子”,整齐地矗立在陶瓷基板底部,连接着下方的PCB

核心奥秘“应力吸收” 这正是CCGA对抗极端环境的制胜法宝!当陶瓷和PCB因温度变化发生不同步的膨胀或收缩时,圆柱形的焊柱凭借其更高的结构柔韧性,能够像微型的“弹簧”一样,通过自身的轻微弯曲、伸缩或扭曲,有效地吸收和释放由CTE不匹配产生的巨大机械应力。这从根本上解决了焊点因应力集中而疲劳开裂的问题。

为什么极端环境必须选择CCGA

终极应力解决方案:焊柱的应力吸收能力是应对陶瓷与PCB之间巨大热膨胀差异的最有效、最可靠的工程方案,尤其在温差极大且循环频繁的太空环境中。

 

抗冲击与振动:柱状结构比球状结构具有更好的抗弯曲和抗剪切能力,能更好地抵御发射和飞行过程中的剧烈机械冲击和持续振动。

无惧高温:组成焊柱的高温钎料,使其能在150℃甚至更高的极端温度下保持稳定连接性能,远超市面上普通电子产品的承受范围能从容应对剧烈的、反复的温度变化冲击。

高密度互连:焊柱阵列同样支持超细间距排列,满足现代航空航天芯片对高密度、高性能封装的需求。

航天标准的严苛验证

空口无凭,数据为证。在航天、军工等严苛的可靠性标准下,CCGA技术通过了重重考验,其性能优势被量化证实:

抗疲劳性能显著提升:相比传统焊球(CBGA),CCGA焊柱的抗热疲劳性能可提升300% 以上,这意味着在极端温度循环工况下,其使用寿命大幅延长。

极端温度循环可靠性:在极限温度循环测试中,达标率高达100%。这意味着它能轻松应对从地球极寒到火箭发动机附近高温的残酷考验。

结语

从深邃太空的卫星探测器,到翱翔蓝天的先进战机,从深入地下的能源勘探设备,到严苛工业环境中的核心控制器,可靠性就是生命线。CCGA焊柱,这个看似微小的连接结构,以其独特的“应力吸收”能力和卓越的极端环境适应性,成为守护航天器电子系统在剧烈振动、巨大温差和严酷辐射下稳定运行的“无名英雄”。它不仅仅是一种物理连接方式的升级(从“球”到“柱”),更是一项解决基础性工程难题(CTE不匹配)的终极方案。当电子系统需要在极端环境下“保命”,当可靠性超越性能成为首要考量,CCGA的选择,就是为电子设备的“芯”脏,筑了一道坚不可摧的防线。