元器件知識丨PCB芯片封裝COB技術的焊接方法及工藝流程

PCB芯片封裝技術包括多種類型，如BGA（球柵陣列封裝）、SOP（小外形封裝）、QFN（無引腳扁平封裝）和COB（板上芯片封裝）等。

與其它封裝技術相比，COB技術價格低廉(僅為同芯片的1/3左右)、節約空間、工藝成熟。但任何新技術在剛出現時都不可能十全十美，COB技術也存在著需要另配焊接機及封裝機、有時速度跟不上以及PCB貼片對環境要求更為嚴格和無法維修等缺點。

某些板上芯片(COB)的布局可以改善IC信號性能，因為它們去掉了大部分或全部封裝，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴隨著這些技術，可能存在一些性能問題。在所有這些設計中，由于有引線框架片或BGA標志，襯底可能不會很好地連接到VCC或地。可能存在的問題包括熱膨脹系數(CTE)問題以及不良的襯底連接。

(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

球焊在引線鍵合中是最具代表性的焊接技術，因為現在的半導體封裝二、三極管封裝都采用AU線球焊。而且它操作方便、靈活、焊點牢固(直徑為25UM的AU絲的焊接強度一般為0.07～0.09N/點)，又無方向性，焊接速度可高達15點/秒以上。金絲焊也叫熱(壓)(超)聲焊主要鍵合材料為金(AU)線焊頭為球形故為球焊。

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在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。點銀漿。適用于散裝LED芯片。采用點膠機將適量的銀漿點在PCB印刷線路板上。

第三步：將備好銀漿的擴晶環放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED晶片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上。

第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恒溫靜置一段時間，待銀漿固化后取出(不可久置，不然LED芯片鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。如果有LED芯片邦定，則需要以上幾個步驟;如果只有IC芯片邦定則取消以上步驟。

第五步：粘芯片。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設備(真空吸筆或子)將IC裸片正確放在紅膠或黑膠上。

第六步：烘干。將粘好裸片放入熱循環烘箱中放在大平面加熱板上恒溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長)。

第七步：邦定(打線)。采用鋁絲焊線機將晶片(LED晶粒或IC芯片)與PCB板上對應的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內引線焊接。

第八步：前測。使用專用檢測工具(按不同用途的COB有不同的設備，簡單的就是高精密度穩壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修。

第九步：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，IC則用黑膠封裝，然后根據客戶要求進行外觀封裝。

第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恒溫靜置，根據要求可設定不同的烘干時間。

第十一步：后測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區分好壞優劣。

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