板上芯片(Chip On Board,COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環氧樹脂(一般用摻(chan)銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋硅(gui)片(pian)安放(fang)點,然后(hou)將(jiang)硅(gui)片(pian)直接安放(fang)在(zai)(zai)(zai)基(ji)底(di)表面,熱處(chu)理至(zhi)硅(gui)片(pian)牢(lao)固地固定在(zai)(zai)(zai)基(ji)底(di)為(wei)止,隨后(hou)再(zai)用絲(si)焊(han)的方(fang)法在(zai)(zai)(zai)硅(gui)片(pian)和(he)基(ji)底(di)之間直接建立(li)電氣連接。
裸芯片技術主要有兩種形式:一種是COB技術,另一種是倒裝片技術(Flip Chip)。板上芯片封裝(COB),半導體芯(xin)片交接(jie)貼(tie)裝(zhuang)在(zai)印刷線路板(ban)(ban)上(shang),芯(xin)片與(yu)基板(ban)(ban)的(de)(de)電氣(qi)連接(jie)用引線縫合(he)方法實(shi)現,并用樹脂覆蓋(gai)以確保(bao)可(ke)靠性。雖(sui)然COB是最簡單的(de)(de)裸(luo)芯(xin)片貼(tie)裝(zhuang)技(ji)術,但它(ta)的(de)(de)封(feng)裝(zhuang)密度遠不如TAB和倒片焊技(ji)術 。
1、熱壓焊
利用加熱和加壓力使金屬絲與焊區壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力,使焊區(如AI)發生塑性形變同時破壞壓焊界面上的氧化層,從而使原子間產生吸引力達到'鍵合'的目的。此外,兩金屬界面不平整加熱加壓時可使上下的金屬相互鑲嵌。此技術一般用為玻璃板上芯片COG。
2、超聲焊
超聲焊是利用超聲波發生器產生的能量,通過換能器在超高頻的磁場感應下,迅速伸縮產生彈性振動,使劈刀相應振動,同時在劈刀上施加一定的壓力,于是劈刀在這兩種力的共同作用下,帶動AI絲在被焊區的金屬化層如(AI膜)表面迅速摩擦,使AI絲和AI膜表面產生塑性變形,這種形變也破壞了AI層界面的氧化層,使兩個純凈的金屬表面緊密接觸達到原子間的結合,從而形成焊接。主要焊接材料為鋁線焊頭,一般為楔形。
3、金絲焊
球焊(han)(han)(han)在(zai)引線(xian)鍵合中是(shi)最(zui)具(ju)代(dai)表性的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)技術(shu),因為現(xian)在(zai)的(de)(de)半導體封(feng)裝二、三極管封(feng)裝都(dou)采用(yong)AU線(xian)球焊(han)(han)(han)。而且它(ta)操作方便、靈活、焊(han)(han)(han)點牢固(直(zhi)徑為25UM的(de)(de)AU絲的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)強度(du)一般為0.07~0.09N/點),又無方向性,焊(han)(han)(han)接(jie)速度(du)可高達 15點/秒 以上(shang)。金(jin)絲焊(han)(han)(han)也(ye)叫熱(壓)(超)聲焊(han)(han)(han)主要鍵合材料(liao)為金(jin)(AU)線(xian)焊(han)(han)(han)頭(tou)為球形故為球焊(han)(han)(han)。
第一步:擴晶。采用擴張機將廠商提供的整張LED晶片薄膜均勻擴張,使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開,便于刺晶。
第二步:背膠。將擴好晶的擴晶環放(fang)在(zai)已刮好銀(yin)(yin)漿層(ceng)的背膠機(ji)面上(shang),背上(shang)銀(yin)(yin)漿。點(dian)銀(yin)(yin)漿。適(shi)用于散裝(zhuang)LED芯(xin)片。采用點(dian)膠機(ji)將適(shi)量(liang)的銀(yin)(yin)漿點(dian)在(zai)PCB印刷線路板上(shang)。
第三(san)步:將備好銀漿的擴晶(jing)環放(fang)入刺晶(jing)架中,由操作員(yuan)在顯微鏡下將LED晶(jing)片用刺晶(jing)筆刺在PCB印刷線(xian)路板上。
第(di)四步:將(jiang)刺(ci)好晶的PCB印刷線(xian)路板放入熱循環(huan)烘箱中(zhong)恒溫靜置一段時間,待銀漿固(gu)化后(hou)取出(不可久置,不然LED芯(xin)(xin)片鍍層會烤黃(huang),即氧(yang)化,給(gei)邦(bang)(bang)定(ding)造成困難)。如(ru)果有(you)LED芯(xin)(xin)片邦(bang)(bang)定(ding),則需要以(yi)上幾個步驟;如(ru)果只(zhi)有(you)IC芯(xin)(xin)片邦(bang)(bang)定(ding)則取消(xiao)以(yi)上步驟。
第五步(bu):粘芯片(pian)。用(yong)點膠(jiao)機在PCB印刷線路板的IC位(wei)置上(shang)適量的紅膠(jiao)(或黑膠(jiao)),再用(yong)防靜電設備(bei)(真空吸(xi)筆或子)將IC裸片(pian)正確放在紅膠(jiao)或黑膠(jiao)上(shang)。微信(xin)公眾號:深圳LED網
第(di)六(liu)步(bu):烘干。將粘好裸片(pian)放入熱循環烘箱中放在大(da)平面加熱板上恒(heng)溫靜(jing)置一(yi)段時間,也可以自(zi)然固化(時間較長)。
第七步:邦定(打線(xian))。采(cai)用鋁(lv)絲焊線(xian)機將(jiang)晶(jing)(jing)片(LED晶(jing)(jing)粒或IC芯片)與PCB板上對(dui)應的焊盤(pan)鋁(lv)絲進行橋接,即COB的內引線(xian)焊接。
第八步:前測。使用專(zhuan)用檢測工具(按不(bu)同用途的COB有不(bu)同的設(she)備,簡單的就是高精密(mi)度穩(wen)壓(ya)電(dian)源)檢測COB板(ban),將(jiang)不(bu)合格的板(ban)子重新返(fan)修。
第九(jiu)步:點膠。采用點膠機將調配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上(shang),IC則用黑膠封裝,然后(hou)根據客戶要(yao)求進行外觀封裝。
第(di)十步:固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循(xun)環烘箱中(zhong)恒(heng)溫(wen)靜置,根據要求(qiu)可(ke)設定不(bu)同的烘干時間。
第十一步:后測(ce)(ce)。將封裝好(hao)的PCB印刷線路板再用專用的檢測(ce)(ce)工具進(jin)行電氣性能測(ce)(ce)試,區分好(hao)壞優劣(lie)。
與其它封裝技(ji)術相比(bi),COB技(ji)術價(jia)格(ge)低廉(僅為同(tong)芯片的1/3左右)、節(jie)約空間(jian)、工藝(yi)成熟(shu)。但任何新(xin)技(ji)術在(zai)剛出現時都不可能十(shi)全(quan)十(shi)美(mei),COB技(ji)術也(ye)存在(zai)著需要(yao)另配(pei)焊接機(ji)及(ji)封裝機(ji)、有時速度跟(gen)不上以及(ji)PCB貼片對(dui)環境要(yao)求更為嚴格(ge)和(he)無(wu)法維修等缺點(dian)。
某(mou)些板(ban)上芯片(COB)的布局可以改善IC信號(hao)性(xing)能,因為(wei)它們去掉了(le)大部(bu)(bu)分或全部(bu)(bu)封裝,也(ye)就是去掉了(le)大部(bu)(bu)分或全部(bu)(bu)寄生器件。然而,伴隨著這些技(ji)術,可能存在一(yi)些性(xing)能問(wen)題。在所有這些設(she)計中(zhong),由于有引線框架(jia)片或BGA標志,襯(chen)底(di)可能不(bu)會很好地連接到VCC或地。可能存在的問(wen)題包括熱膨脹系數(CTE)問(wen)題以及(ji)不(bu)良的襯(chen)底(di)連接。微(wei)信公眾號(hao):深圳LED網(wang)
清潔PCB → 滴粘接膠 → 芯片粘貼 → 測試 → 封黑膠加熱固化 → 測試 → 入庫
1、清潔PCB
清洗后的PCB板仍有油污或氧化層等,不潔部分需擦拭干凈,擦拭后的PCB板用毛刷刷干凈或用氣槍吹凈方可流入下一工序。對于防靜電嚴格的產品要用離子吹塵機。清潔的目的的為了把PCB板邦線焊盤上的灰塵和油污等清潔干凈以提高邦定的品質。
2、滴粘接膠
滴粘接膠的(de)目(mu)的(de)是為(wei)了防止產品在傳(chuan)遞和(he)邦線過程中DIE脫落,在COB工序中通常(chang)采用針(zhen)式轉移和(he)壓(ya)力(li)注射法:
①針式轉移法(fa):用針從容器(qi)里(li)取一小滴粘劑點涂在PCB上,這(zhe)是一種非常迅速的點膠方法(fa)
②壓力注(zhu)射法(fa):將膠裝入注(zhu)射器內,施加一定的氣壓將膠擠出(chu)來(lai),膠點的大小由注(zhu)射器噴(pen)口口徑(jing)的大小及加壓時間和壓力大小決定與與粘(zhan)度有關。此工藝一般用在滴粘(zhan)機(ji)或DIE BOND自動設備上
膠滴的(de)(de)(de)尺(chi)(chi)寸與高(gao)度取決于(yu)芯片(pian)(DIE)的(de)(de)(de)類型(xing)、尺(chi)(chi)寸、與PAD位的(de)(de)(de)距離、重量(liang)而定(ding)。尺(chi)(chi)寸和重量(liang)大(da)的(de)(de)(de)芯片(pian)膠滴量(liang)大(da)一(yi)(yi)些,也不(bu)(bu)(bu)宜過(guo)大(da)以(yi)保證足夠的(de)(de)(de)粘度為準(zhun),同(tong)時粘接膠不(bu)(bu)(bu)能污(wu)染(ran)邦線焊盤。如(ru)要一(yi)(yi)定(ding)說是有什么(me)標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)話,那也只能按不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)產(chan)品來定(ding)。硬(ying)把(ba)什么(me)不(bu)(bu)(bu)能超過(guo)芯片(pian)的(de)(de)(de)1/3高(gao)度不(bu)(bu)(bu)能露(lu)膠多少(shao)作為標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)話,實沒(mei)有這個(ge)必要。
3、芯片粘貼
芯片粘貼也叫DIE BOND(固晶) 粘DIE 邦DIE 邦IC等各公司叫法不一。在芯片粘貼中,要求真空吸筆(吸咀)材質硬度要小(也些公司采用棉簽粘貼)。吸咀直徑視芯片大小而定,咀尖必須平整以免刮傷DIE表面。在粘貼時須檢查DIE與PCB型號,粘貼方向是否正確,DIE巾到PCB必須做到'平穩正','平'就是指DIE與PCB平行貼緊無虛位,'穩'是批DIE與PCB在整個流程中不易脫落,'正'是指DIE與PCB預留位正貼,不可偏扭。一定要注意芯片(DIE)方向不得貼反。
4、邦線(引線鍵合)
邦線(引線鍵合)Wire Bond 邦定 連線叫法不一,這里以邦定為例。
邦定依BONDING圖所定位置把各邦線的兩個焊點連接起來,使其達到電氣與機械連接。邦定的PCB做邦定拉力測試時要求其拉力符合公司所訂標準(參考1.0線大于或等于3.5G 1.25線大于或等于4.5G)鋁線焊點形狀為橢圓形,金線焊點形狀為球形。微信公眾號:深圳LED網
邦定熔點的標準
鋁線:
線尾大于或等于0.3倍線徑小于或等于1.5倍線徑
焊點的長度 大于或等于1.5倍線徑 小于或等于5.0倍線徑
焊點的寬度 大于或等于1.2倍線徑 小于或等于3.0倍線徑
線弧的高度等于圓劃的拋物線高度(不宜太高 不宜太低 具體依產品而定)
金線:
焊球一般在線徑的2.6-2.7倍左右
在(zai)邦線過(guo)程中應(ying)輕拿輕放,對點要(yao)準(zhun)確,操任(ren)人(ren)員(yuan)應(ying)用顯微鏡觀察邦線過(guo)程,看有(you)無(wu)斷線、卷線、偏位、冷熱焊、起鋁等到不良現象,如有(you)則立即(ji)通知管理工或技術人(ren)員(yuan)。在(zai)正(zheng)式生產之前一定得(de)有(you)專人(ren)首檢,檢查(cha)其有(you)無(wu)邦錯、少邦、漏(lou)邦拉力等現象。每隔2個小時應(ying)有(you)專人(ren)核(he)查(cha)其正(zheng)確性。
5、封膠
封膠主要是對測試好的PCB板進行點黑膠。在點膠時要注意黑膠應完全蓋住PCB太陽圈及邦定芯片鋁線,不可有露絲現象,黑膠也不可封出太陽圈以外的地方,如有漏膠應用布條即時擦拭掉。在整個滴膠過程中針咀或毛簽都不可碰到DIE及邦定好的線。烘干后的黑膠表面不得有氣孔,及黑膠未固化現象。黑膠高度不超過1.8mm為宜,特別要求的應小于1.5mm,點膠時預熱板溫度及烘干溫度都應嚴格控制。封膠方法通常也采用針式轉移法和壓力注射法。有些公司也用滴膠機,但其成本較高效率低下。通常都采用棉簽和針筒滴膠,但對操作人員要有熟練的操作能力及嚴格的工藝要求。如果碰壞芯片再返修就會非常困難。所以此工序管理人員和工程人員必須嚴格管控。
6、測試
因在邦定過程中會有一些如斷線、卷線、假焊等不良現象而導致芯片故障,所以芯片級封裝都要進行性能檢測。
根據檢測(ce)方(fang)式可分(fen)非接觸(chu)式檢測(ce)(檢查(cha))和(he)接觸(chu)式檢測(ce)(測(ce)試)兩大類,非接觸(chu)式檢測(ce)己從(cong)人(ren)工目測(ce)發展到自動光學圖象分(fen)析(AOI)X射分(fen)析,從(cong)外觀電路圖形檢查(cha)發展到內層焊點質量(liang)檢查(cha),并從(cong)單獨(du)的檢查(cha)向(xiang)質量(liang)監控(kong)和(he)缺陷修補相結合(he)的方(fang)向(xiang)發展。
雖然邦(bang)定(ding)機裝有自(zi)動(dong)(dong)焊線(xian)質量檢(jian)測功能(BQM),因邦(bang)定(ding)機自(zi)動(dong)(dong)焊線(xian)質量檢(jian)測主要(yao)采用設(she)計規則檢(jian)測(DRC)和圖形(xing)識別(bie)兩(liang)種方法(fa)。DRC是(shi)按照一(yi)些(xie)給(gei)定(ding)的(de)規則如熔點小于線(xian)徑的(de)多少或大(da)于多少一(yi)些(xie)設(she)定(ding)標準(zhun)來(lai)檢(jian)查(cha)焊線(xian)質量。圖形(xing)識別(bie)法(fa)是(shi)將(jiang)儲存的(de)數字化圖象與實(shi)際工(gong)作進行(xing)比較。但(dan)(dan)這都受工(gong)藝(yi)控制,工(gong)藝(yi)規程,參數更改等方面影響(xiang)。具體采用哪一(yi)種方法(fa)應根據各(ge)單位生產線(xian)具體條(tiao)件,以及產品(pin)而定(ding)。但(dan)(dan)無論具備什么條(tiao)件,目視檢(jian)驗是(shi)基本檢(jian)測方法(fa),是(shi)COB工(gong)藝(yi)人員和檢(jian)測人員必須掌握(wo)的(de)內容之一(yi)。兩(liang)者(zhe)之間應該互補(bu),不能相(xiang)互替代.
文章所(suo)述COB的工藝參數在(zai)設計(ji)時,必須實際情(qing)況加(jia)以考慮。掌握這(zhe)些(xie)基本要求,各(ge)種可變(bian)因素在(zai)控制條件下,COB具有(you)在(zai)裝(zhuang)載、封裝(zhuang)、組裝(zhuang)密度、可靠性等優點,且與(yu)標準SMT工藝相比,可減少產品的制造成本。