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1、板上芯片封装(COB) 板上芯片(Chip On Board, COB)工艺过程首先是在基底表面用导 热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环 氧树脂)覆盖硅片安放点，然后将 硅片直接安放在基底表面， 热处理至硅片牢固地固定在基底为止， 随 后再用丝焊的方法在硅片和基底 之间直接建立电气连接。 裸芯片技术主要有两种形式： 一种 是 COB 技术， 另一种是倒装片技术(Flip Chip)。 板上芯片封装(COB)， 半导体芯片交接贴装在印刷线路板上， 芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实 现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。 虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术， 但它的
2、封装密度远不如TAB和倒片焊技术。 COB 主要的焊接方法： (1)热压焊 利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。其原理是通过加热和加压力，使 焊区(如 AI)发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层，从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的，此外，两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属 相互镶嵌。此技术一般用为玻璃板上芯片 COG。 (2)超声焊 超声焊是利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈 刀在这两种力的共同作用下，带动 AI 丝在被焊区的金属化层如(AI 膜)表面迅速 摩擦，使 AI 丝和
3、 AI 膜表面产生塑性变形，这种形变也破坏了 AI 层界面的氧化 层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。主要焊 接材料为铝线焊头，一般为楔形。 (3)金丝焊 球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术，因为现在的半导体封装二、三极管 封装都采用 AU 线球焊。而且它操作方便、灵活、焊点牢固(直径为 25UM 的 AU 丝的焊接强度一般为 0.070.09N/点)，又无方向性，焊接速度可高达 15 点/秒 以上。 金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊。 COB 封装流程 第一步：扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张 LED 晶片薄膜均匀扩张，
4、使附着在 薄膜表面紧密排列的 LED 晶粒拉开，便于刺晶。 第二步：背胶。将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。 点银浆。 适用于散装LED芯片。 采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。 第三步：将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将 LED 晶片用 刺晶笔刺在 PCB 印刷线路板上。 第四步：将刺好晶的 PCB 印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出(不可久置， 不然 LED 芯片镀层会烤黄， 即氧化， 给邦定造成困难)。 如果有 LED 芯片邦定， 则需要以上几个步骤;如果只有 IC 芯片邦定则取消以上步 骤。 第五步： 粘芯片
5、。 用点胶机在 PCB 印刷线路板的 IC 位置上适量的红胶(或黑胶)，再用防静电设备(真空吸笔或子)将 IC 裸片正确放在红胶或黑胶上。 第六步：烘干。将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段 时间，也可以自然固化(时间较长)。 第七步：邦定(打线)。采用铝丝焊线机将晶片(LED 晶粒或 IC 芯片)与 PCB 板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即 COB 的内引线焊接。 第八步：前测。使用专用检测工具(按不同用途的 COB 有不同的设备，简单的就 是高精密度稳压电源)检测 COB 板，将不合格的板子重新返修。 第九步：点胶。采用点胶机将调配好的 AB 胶适量地点到邦定好的 LED
6、 晶粒上，IC 则用黑胶封装，然后根据客户要求进行外观封装。 第十步：固化。将封好胶的 PCB 印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要 求可设定不同的烘干时间。 第十一步：后测。将封装好的 PCB 印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试，区分好坏优劣。 与其它封装技术相比，COB 技术价格低廉(仅为同芯片的 1/3 左右)、节约空间、 工艺成熟。但任何新技术在刚出现时都不可能十全十美，COB 技术也存在着需要 另配焊接机及封装机、 有时速度跟不上以及 PCB 贴片对环境要求更为严格和无法维修等缺点。 某些板上芯片(CoB)的布局可以改善 IC 信号性能， 因为它们去掉了大部分或全部
7、封装，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴随着这些技术，可能存在 一些性能问题。在所有这些设计中，由于有引线框架片或 BGA 标志，衬底可能不 会很好地连接到 VCC 或地。可能存在的问题包括热膨胀系数(CTE)问题以及不良 的衬底连接。 COB 工艺流程及基本要求编辑本段回目录 清洁 PCB-滴粘接胶-芯片粘 贴-测试-封黑胶加热固化-测试-入库 1 清洁 PCB 清洗后的 PCB 板仍有油污或氧化 层等不洁部分用皮擦试帮定位或测试针位对擦拭的 PCB 板要用毛 刷刷干净或用气枪吹净方可流入 下一工序。 对于防静电严的产品要 用离子吹尘机。 清洁的目的的为了 把 PCB 板邦线焊盘上的
8、灰尘和油污等清除干净以提高邦定的品质。 2 滴粘接胶 滴粘接胶的目的是为了防止产品在传递和邦线过程中 DIE 脱落 在 COB 工序中通常采用针式转移和压力注射法 针式转移法：用针从容器里取一小滴粘剂点涂在 PCB 上，这是一种非常迅速的点 胶方法 压力注射法：将胶装入注射器内，施加一定的气压将胶挤出来，胶点的大小由注射器喷口口径的大小及加压时间和压力大小决定与与粘度有关。 此工艺一般用 在滴粘机或 DIE BOND 自动设备上 胶滴的尺寸与高度取决于芯片（DIE）的类型，尺寸，与 PAD 位的距离，重量而 定。尺寸和重量大的芯片胶滴量大一些，也不宜过大以保证足够的粘度为准，同 时粘接胶不能污
9、染邦线焊盘。如要一定说是有什么标准的话，那也只能按不同的产品来定。硬把什么不能超过芯片的 1/3 高度不能露胶多少作为标准的话，实没 有这个必要。 3 芯片粘贴 芯片粘贴也叫 DIE BOND（固晶）粘 DIE 邦 DIE 邦 IC 等各公司叫法不一。在芯片粘贴中，要求真空吸笔（吸咀）材质硬度要小（也些公司采用棉签粘贴）。吸咀 直径视芯片大小而定，咀尖必须平整以免刮伤 DIE 表面。在粘贴时须检查 DIE 与 PCB 型号，粘贴方向是否正确，DIE 巾到 PCB 必须做到“平稳正”“平”就是 指 DIE 与 PCB 平行贴紧无虚位 “稳” 是批 DIE 与 PCB 在整个流程中不易脱落 “正”
10、是指 DIE 与 PCB 预留位正贴，不可偏扭。一定要注意芯片（DIE）方向不得有贴 反向之现象。 4 邦线（引线键合） 邦线（引线键合）Wire Bond 邦定 连线叫法不一这里以邦定为例 邦定依 BONDING 图所定位置把各邦线的两个焊点连接起来， 使其达到电气与机械 连接。邦定的 PCB 做邦定拉力测试时要求其拉力符合公司所订标准（参考 1.0 线大于或等于 3.5G 1.25 线大于或等于 4.5G）铝线焊点形状为椭圆形，金线焊 点形状为球形。 邦定熔点的标准 铝线： 线尾大于或等于 0.3 倍线径小于或等于 1.5 倍线径 焊点的长度 大于或等于 1.5 倍线径 小于或等于 5.0
11、 倍线径 焊点的宽度 大于或等于 1.2 倍线径 小于或等于 3.0 倍线径 线弧的高度等于圆划的抛物线高度（不宜太高不宜太低具体依产品而定） 金线： 焊球一般在线径的 2.62.7 倍左右 在邦线过程中应轻拿轻放，对点要准确，操任人员应用显微镜观察邦线过程，看有无断线，卷线，偏位，冷热焊，起铝等到不良现象，如有则立即通知管理工或 技术人员。在正式生产之前一定得有专人首检，检查其有无邦错，少邦，漏邦拉 力等现象。每隔 2 个小时应有专人核查其正确性。 5 封胶 封胶主要是对测试 OK 之 PCB 板进行点黑胶。 在点胶时要注意黑胶应完全盖住 PCB 太阳圈及邦定芯片 铝线，不可有露丝现象，黑胶
12、也不可封出太阳圈以外及别的 地方有黑胶，如有漏胶应用布条即时擦拭掉。在整个滴胶过程中针咀或毛签都不 可碰到 DIE 及邦定好的线。烘干后的黑胶表面不得有气孔，及黑胶未固化现象。 黑胶高度不超过 1.8MM 为宜， 特别要求的应小于 1.5MM 点胶时预热板温度及烘干温度都应严格控制。（振其 BE-08 黑胶 FR4PCB 板为例：预热温度 12015 度时 间为 1.53.0 分钟 烘干温度为 14015 度时间为 4060 分钟）封胶方法通常 也采用针式转移法和压力注射法。 有些公司也用滴胶机， 但其成本较高效率低下。 通常都采用棉签和针筒滴胶， 但对操作人员要有熟练的操作能力及严格的工艺要
13、求。 如果碰坏芯片再返修就会非常困难。所以此工序管理人员和工程人员必须严 格管控。 6 测试 因在邦定过程中会有一些如断线，卷线，假焊等不良现象而导致芯片故障，所以芯片级封装都要进行性能检测 根据检测方式可分非接触式检测（检查）和接触式检测（测试）两大类，非接触 式检测己从人工目测发展到自动光学图象分析（AOI）X 射分析，从外观电路图形检查发展到内层焊点质量检查， 并从单独的检查向质量监控和缺陷修补相结合 的方向发展。 虽然邦定机装有自动焊线质量检测功能（BQM）因邦定机自动焊线质量检测主要 采用设计规则检测（DRC）和图形识别两种方法。DRC 是按照一些给定的规则如 熔点小于线径的多少或大
14、于多少一些设定标准来检查焊线质量。 图形识别法是将 储存的数字化图象与实际工作进行比较。但这都受工艺控制，工艺规程，参数更 改等方面影响。具体采用哪一种方法应根据各单位生产线具体条件，以及产品而定。但无论具备什么条件，目视检验是基本检测方法，是 COB 工艺人员和检测人 员必须掌握的内容之一。两者之间应该互补，不能相互替代. COB 芯片板上组装技术编辑本段回目录 摘 要：混合集成电路，芯片板上直接组装技术经许多年的发展，在电路组件的小型化，制造工艺及成本等方面都达到一个新水平。本文对有关 COB 的主要技术 及相关加工设备作一介绍。 关键词：COB,铝丝超声键合，金丝球焊 1混合集成技术 当
15、今电子产品的趋势，在一个小型组件或整机内，不断集成越来越多的器件和功 能。混合集成技术成为增加包含有源与无源器件封装密度的关键技术之一。 在混合集成各个制造步序，器件与电路间的互连，某些无源器件如电阻器等，直 接在基板上采用厚膜或薄膜工艺淀积制成。 混合集成电路基板布局布线的设计有许多重要的参数；导线宽度，导线与键合盘最近连接的布线，键合强度，键合引 线弧环的高度，热耗散等都必须加以考虑。 厚膜集成电路工艺，器件与电路间的互连，导线与电阻都是在基板上，采用各种 功能浆料印刷烧结而成。薄膜集成电路工艺，互连与导线采用电镀或其他 PVD方法淀积在陶瓷基板上，光刻制作所需导电图形，电阻与其他无源器件
16、可印刷或 焊接工艺装连。当基板上的无源表贴器件全部装连完成后，芯片粘贴设备将电路 芯片粘贴到基板的给定位置，接下使用键合设备进行金丝或铝丝的键合，实现芯 片与基板电路间的电气连接，最后封装。 混合集成技术能在一个非常小的基板面积上集成大量电路芯片和小型无源器件。 如果采用标准SMT表面贴装工艺， 势必要占用比混合集成技术高达20倍的面积。 混合集成电路制造过程需要对半导体晶圆制造工艺， 以及芯片组装和键合工艺的 全面掌握。一些小公司不具备这些条件，而且小批量制作混合电路组件，其成本 相对是昂贵的。然而混合集成电路的应用涉及医疗，航天航空，军用，汽车与通 讯领域，在这些领域中，混合集成电路技术是不可缺少的。 2.COB 芯片直接板上组装技术 许多年来，业界致力于开发混合集成电路技术的优势，但在制造成本没获突破。 因此至今印制板组装工艺在复杂电路装联仍不失为最好的选择。 只需对某些方面 进行改进、裸芯片板上直接装连键合工艺无疑是容易，可靠的。 COB 芯片直接板上组装技术首先用于数字钟，手表。每块印制、电路板装有一块 芯
