板載芯片技術(shù)COB：揭秘三大主流焊接方式

在半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展下，板載芯片技術(shù)（Chip On Board, COB）作為一種重要的芯片封裝技術(shù)，正逐步成為現(xiàn)代電子制造業(yè)的核心組成部分。COB技術(shù)通過(guò)將裸芯片直接粘貼在印刷電路板（PCB）上，并利用引線(xiàn)鍵合實(shí)現(xiàn)芯片與PCB的電氣連接，最終用有機(jī)膠進(jìn)行包封保護(hù)，以其高封裝密度、簡(jiǎn)便的工藝流程和較低的成本優(yōu)勢(shì)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文將深入探討板載芯片技術(shù)（COB）的主要焊接方式，包括熱壓焊、超聲焊以及金絲球焊等，以期為相關(guān)從業(yè)者提供參考。

一、引言

隨著電子產(chǎn)品的不斷小型化、集成化和智能化，對(duì)芯片封裝技術(shù)的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的封裝方式往往存在體積大、成本高、工藝流程復(fù)雜等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代電子產(chǎn)品的需求。而板載芯片技術(shù)（COB）以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為了解決這些問(wèn)題的重要途徑。COB技術(shù)不僅簡(jiǎn)化了封裝流程，降低了成本，還提高了產(chǎn)品的性能和可靠性，因此在手機(jī)、平板電腦、LED顯示屏、汽車(chē)電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

二、板載芯片技術(shù)（COB）概述

板載芯片技術(shù)（COB）是一種將裸芯片直接粘貼在PCB板上，通過(guò)引線(xiàn)鍵合實(shí)現(xiàn)電氣連接，并用有機(jī)膠進(jìn)行包封保護(hù)的封裝技術(shù)。該技術(shù)具有封裝密度高、工藝流程簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代電子制造業(yè)中不可或缺的一部分。在COB技術(shù)中，焊接是連接芯片與PCB板的關(guān)鍵步驟，其質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的性能和可靠性。

三、主要焊接方式

1.熱壓焊

熱壓焊是板載芯片技術(shù)（COB）中常用的一種焊接方式。它利用加熱和加壓力使金屬絲（如鋁絲）與焊區(qū)壓焊在一起，達(dá)到電氣連接的目的。熱壓焊的原理是通過(guò)加熱和加壓力，使焊區(qū)（如鋁層）發(fā)生塑性形變，同時(shí)破壞壓焊界面上的氧化層，從而使原子間產(chǎn)生吸引力達(dá)到“鍵合”的效果。此外，當(dāng)兩金屬界面不平整時(shí)，加熱加壓還可以使上下的金屬相互鑲嵌，進(jìn)一步增強(qiáng)焊接強(qiáng)度。

熱壓焊技術(shù)一般用于玻璃板上芯片（Chip On Glass, COG）等特定場(chǎng)合。在焊接過(guò)程中，需要精確控制加熱溫度、壓力和時(shí)間等參數(shù)，以確保焊接質(zhì)量。熱壓焊的優(yōu)點(diǎn)是焊接強(qiáng)度較高，且工藝相對(duì)簡(jiǎn)單；但其缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備和操作要求較高，且焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生熱應(yīng)力，影響產(chǎn)品的可靠性。

2.超聲焊

超聲焊是另一種重要的板載芯片技術(shù)（COB）焊接方式。它利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過(guò)換能器在超高頻的磁場(chǎng)感應(yīng)下迅速伸縮產(chǎn)生彈性振動(dòng)，使劈刀（或鋼咀）相應(yīng)振動(dòng)。同時(shí)，在劈刀上施加一定的壓力，使劈刀帶動(dòng)鋁絲在被焊區(qū)的金屬化層（如鋁膜）表面迅速摩擦。這種摩擦作用使鋁絲和鋁膜表面產(chǎn)生塑性變形，破壞金屬化層界面的氧化層，使兩個(gè)純凈的金屬表面緊密接觸達(dá)到原子間的結(jié)合，從而形成焊接。

超聲焊的主要焊接材料為鋁線(xiàn)，焊頭一般為楔形。該技術(shù)具有焊接速度快、無(wú)方向性、焊點(diǎn)牢固等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大規(guī)模生產(chǎn)中的自動(dòng)化焊接。然而，超聲焊對(duì)焊接參數(shù)的控制要求較高，且劈刀的磨損較快，需要定期更換。

3.金絲球焊

金絲球焊是引線(xiàn)鍵合中最具代表性的焊接技術(shù)之一，也是板載芯片技術(shù)（COB）中常用的一種焊接方式。它利用超聲波和加熱的作用，將金絲燒成一個(gè)球狀后壓焊在焊點(diǎn)上。金絲球焊的焊點(diǎn)牢固、速度快且無(wú)方向性，廣泛應(yīng)用于二、三極管、LED、IC、BGA等CMOS產(chǎn)品的塑封中。

金絲球焊的原理與超聲焊類(lèi)似，但主要區(qū)別在于焊料為金絲而非鋁絲。在焊接過(guò)程中，金絲在超聲波和加熱的作用下發(fā)生塑性變形，與焊點(diǎn)緊密結(jié)合形成牢固的焊接點(diǎn)。金絲球焊的優(yōu)點(diǎn)是焊接質(zhì)量高、焊點(diǎn)美觀且可靠性好；但其缺點(diǎn)是金絲成本較高且焊接過(guò)程中需要精確控制加熱溫度和超聲波功率等參數(shù)。

四、焊接過(guò)程中的質(zhì)量控制

在板載芯片技術(shù)（COB）的焊接過(guò)程中，質(zhì)量控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為了確保焊接質(zhì)量滿(mǎn)足產(chǎn)品要求，需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制：

焊接參數(shù)的控制：包括加熱溫度、壓力、超聲波功率和時(shí)間等參數(shù)的精確控制。這些參數(shù)的微小變化都可能對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，因此需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試確定最佳的焊接參數(shù)組合。

焊接設(shè)備的維護(hù)：焊接設(shè)備如超聲波發(fā)生器、換能器、劈刀等在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損和老化現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。因此，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和校準(zhǔn)，確保設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。

焊接操作人員的培訓(xùn)：焊接操作人員的技能水平直接影響焊接質(zhì)量。因此，需要對(duì)操作人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)和考核，確保其熟練掌握焊接技術(shù)和操作規(guī)范。

焊接質(zhì)量的檢測(cè)：焊接完成后需要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。常用的檢測(cè)方法包括目視檢查、拉力測(cè)試、X射線(xiàn)檢測(cè)等。通過(guò)這些檢測(cè)方法可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

五、應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

隨著電子產(chǎn)品市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大和消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，板載芯片技術(shù)（COB）的應(yīng)用前景十分廣闊。然而，在應(yīng)用過(guò)程中也面臨著一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題：

技術(shù)瓶頸：盡管板載芯片技術(shù)在封裝密度和成本方面具有優(yōu)勢(shì)，但在某些高端應(yīng)用領(lǐng)域如航空航天等領(lǐng)域仍面臨技術(shù)瓶頸。這些領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的性能和可靠性要求極高，需要不斷突破技術(shù)難題以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加?。弘S著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始涉足板載芯片技術(shù)領(lǐng)域。這導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，企業(yè)需要不斷創(chuàng)新和提升自身競(jìng)爭(zhēng)力才能在市場(chǎng)中立于不敗之地。

環(huán)保壓力：隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，電子制造業(yè)面臨著巨大的環(huán)保壓力。板載芯片技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的有機(jī)膠和其他化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)可能對(duì)環(huán)境造成污染。因此，企業(yè)需要加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)更加環(huán)保的封裝材料和工藝以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

結(jié)論

板載芯片技術(shù)（COB）作為現(xiàn)代電子制造業(yè)中的重要封裝技術(shù)之一，以其高封裝密度、簡(jiǎn)便的工藝流程和較低的成本優(yōu)勢(shì)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在焊接過(guò)程中，熱壓焊、超聲焊和金絲球焊是三種主要的焊接方式。為了確保焊接質(zhì)量滿(mǎn)足產(chǎn)品要求，需要從焊接參數(shù)的控制、焊接設(shè)備的維護(hù)、焊接操作人員的培訓(xùn)和焊接質(zhì)量的檢測(cè)等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。未來(lái)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，板載芯片技術(shù)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展前景。然而，在應(yīng)用過(guò)程中也需要不斷克服技術(shù)瓶頸、應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)保壓力等挑戰(zhàn)和問(wèn)題。