大芯片返修 CoWoS, EMIB等先进封装如何贴装返修?

发布日期：2026/8/21 大芯片返修
发布单位：iST宜特

一颗CoWos、EMIB等高阶AI服务器芯片动辄百万台币，若因焊接不良而直接报废，无疑是研发预算的恶梦！这时候，如何把昂贵芯片毫发无伤地拆下、把电路板清理干净、再精确地焊回去，就是极大的技术门坎。

大芯片返修

随着生成式 AI 与大语言模型（LLM）的爆发，辉达（NVIDIA）的 Blackwell（如 B200）、Ultra系列，以及AMD、英特尔（Intel）的高阶服务器芯片，都高度依赖2.5D / 3D异质整合先进封装技术。

为了追求运算极限，芯片不再只是单一硅晶圆，而是把CPU、GPU和好几颗 HBM（高带宽内存）用先进封装「拼贴」在一起。这导致整个封装完的芯片尺寸变得奇大无比，轻松突破90 X90 mm的尺寸，这在以前的消费性电子，如手机芯片顶多15 X15 mm，是难以想象的。

一颗高阶AI芯片的报价动辄几万美金，如果在最后打上印刷电路板（PCBA）时，才因为焊接不良（如冷焊、桥接）导致测试失败，若要整颗报废，所费不赀。这时，就是「返修系统」上场的时候！如何完美地拆下这颗昂贵的芯片、清理干净电路板，再精确地焊回去，就是极高难度的维修门坎。

面对巨大化芯片的硬件挑战，业界普遍遵循的IPC-9701规范（焊接性能与可靠度实验标准）变得极其严苛。此标准涵盖组装到返工（Rework）的所有关键工艺，是确保AI服务器在高温、高负载环境下不发生产品故障的硬性指针。

本篇小学堂将探讨在AI算力大爆发的时代下，如何提供一套能跨越物理限制、确保高良率与高可靠性的「大尺寸芯片贴装与自动返修关键解决方案」，协助AI供应链上下游克服硬件演进的最后一哩路。

一、AI服务器芯片巨大化带来的制造痛点

宜特近期在协助客户验证时，最常面临的业界痛点即是：「现在的大尺寸芯片可能达到150x150mm，能用什么工具贴装？芯片重工维修时又该如何确保质量？」

（一）现有P&P设备的尺寸限制：

现行普遍的贴片设备（Pick and Place, P&P）受到物理限制，最大仅能支持边长约90×90 mm的组件，面对现今尺寸动辄超过90×90 mm的巨型芯片，已完全无法满足对位与贴装的需求。

（二）手工返修带来的重工风险：

当大尺寸芯片需要进行重工（Rework）或维修时，若使用传统人工或非专用设备加热，极易导致以下缺陷：
1.PCB剥离（Peeling）：
因加热不均匀或过热，导致印刷电路板层压结构受损。
2.零件烧焦与冷焊（Cold Solder）：
温控不精准导致组件表面烧焦，亦或锡膏未完全熔化而形成冷焊，严重影响焊接质量。

图一：传统人工除锡工艺中，易因温控不准确，导致爆版、烧焦或冷焊(焊接不良) (由左至右)。
（图片来源：iST宜特）

3.焊垫缺陷：
传统人工除锡工艺中，易因物理接触刮伤或拉扯，造成电路板焊垫（Pad）损坏。

图二：传统手工除锡常见的缺陷。左图造成BGA焊垫损伤；右图为人工除锡后高度不均的现象。
（图片来源：iST宜特）
二、解决方案来了！高阶返修系统与自动除锡技术

为了解决大尺寸芯片的贴装与重工瓶颈，宜特引进专为大型芯片开发的高精度返修系统解决方案，透过精准的温控技术与光学对准功能，确保BGA组件的可靠拆装与高效返修，避免因焊接不良导致的损毁。

（一）超大尺寸拆装能力：

设备配备专属的XL加热头，最大可轻松加工高达150 X 120 mm的组件，完美跨越90 X 90 mm的AI芯片技术门坎。

（二）高精度光学对位（Alignment）：

配置5 MP GigE高解析彩色相机，透过光学影像重迭（Optical Superposition）功能微调Theta角与X/Y轴，将对位精度控制在惊人的 ±25 μm以内。

（三）客制化大功率复合温控：

采用大功率红外线（IR）结合热风循环复合加热，并配备Real-time profile 实时监控系统（可扩充至7个位置），确保大面积基板受热均匀，避免板材翘曲或损伤。

图三：结合大功率底座红外线（Dynamic IR）与顶部热风循环（Hot Air）的精密加热架构示意。
（图片来源：Kurtz Ersa，iST宜特重制）

（四）不伤板的自动吸锡（Auto Scavenger）：

系统移开BGA组件后，吸嘴会立即下降并以「完全不接触 PCBA」的方式自动将残锡吸取干净，彻底杜绝手工除锡带来的焊垫损坏缺陷。
三、实际案例分享

在宜特的实际验证案场中，我们经常收到客户紧急送来、搭载巨无霸芯片的 AI 服务器高价主板。为了兼顾「高精准贴装」与「无损维修」，以下我们透过实际作业流程，分享如何将核心技术应用于真实案例中：
案例一：大尺寸芯片（> 90 X 90 mm）光学对位贴装
客户研发出一款全新的AI芯片，尺寸极大，常规SMT产线无法精准贴装，且担心焊接过程温度不均导致高价芯片损坏。

图四：大尺寸芯片(> 90mm x 90mm)贴装流程
（图片来源：iST宜特）

1.精密光学重迭对位（Optical Superposition）：
在实机对位时，系统配置了5 MP GigE高解析彩色相机，利用光学影像重迭技术，将芯片接脚（见图五和图六中的橘点）与电路板焊垫（图五和图六中的绿方块）的影像同时呈现在屏幕上。工程师能极其直觉地在画面上进行Theta角度微调（旋转修正与 X-Y 轴向微对齐，将贴装精度控制在极精准的±25 μm以内。当对位完成，真空吸嘴便会自动放开，安全地将组件放到极其精准的坐标上。

图五：高精度光学影像重迭（Optical Superposition）对位原理。系统利用分光镜（Beam Splitter）与双LED光源，同时捕捉上方芯片接脚（橘点）与下方电路板焊垫（绿方块）的影像，将两者实时重迭于屏幕中，协助工程师进行极其直觉且精准的对位微调。
（图片来源：Kurtz ersa，iST宜特重制）

图六：IC对位微调补偿机制（Alignment Correction）。系统在影像重迭后进行两阶段修正：1. Theta轴向调整（Theta adjustment），旋转校正芯片角度偏差；2. X-Y 轴向调整（X-Y adjustment），进行前后左右的水平线性对齐，确保芯片锡球与PCB焊垫达到精密接合。
（图片来源：Kurtz ersa，iST宜特重制）

2. 实时温控多点监控（Real-time Profile）：
在焊接阶段，系统采用大功率红外线（IR）与热风循环复合加热。我们在电路板上拉出多达7个位置的温度感测线（热电偶），在屏幕上实时绘制动态温度Profile曲线。此技术能确保这颗超大芯片的每一处受热都完美均匀，彻底杜绝了传统加热不良导致的翘曲（Warpage）、零件损坏或焊接问题。

图七：实机运作时，透过多达7组热电偶拉线进行的Real-time Profile实时温度曲线监控，确保巨型基板受热完全均匀、避免板翘。
（图片来源：Kurtz ersa，iST宜特重制）

案例二：高价大尺寸BGA组件无损重工返修（Rework）
客户测试完的AI服务器主板上的大尺寸芯片，因焊接不良需做更换。客户最担心的是，拆下旧芯片后，人工清理电路板残锡时会刮伤、扯断脆弱的焊垫（Pad），导致整片百万级主板报废。针对此案例，我们以自动无接触的除锡手法解除了人工除锡可能刮伤焊垫的问题，将焊垫损伤机率降为零，让后续重新贴装（Remount）的新芯片能够再次拥有完美的焊接基底。

图八：芯片重工返修流程
（图片来源：iST宜特）

1.自动无接触除锡技术（Auto Scavenger）：
当系统自动将旧芯片安全解焊并移除后，电路板上留下了参差不齐的残锡。此时，「Auto Scavenger 自动吸锡模块」立即启动。这是一个完全独立的智能模块，不需要操作人员费时设定。吸嘴会自动下降至板材上方，在「完全不与PCBA发生物理接触」的前提下，自动、快速地将残留焊料吸取干净。

图九：（从左到右）显示了从开始拆拔BGA到焊料吸取，再到完全去除残留焊料的过程。
（图片来源：iST宜特）