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)通過將裸芯片直接粘貼在印刷電路板（PCB）上，并利用引線鍵合實(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)雜等問題，難以滿足現(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，通過引線鍵合實(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，焊頭一般為楔形。該技術(shù)具有焊接速度快、無方向性、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似，但主要區(qū)別在于焊料為金絲而非鋁絲。在焊接過程中，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、焊接過程中的質(zhì)量控制

在板載芯片技術(shù)（COB）的焊接過程中，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射線檢測(cè)等。通過這些檢測(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)用過程中也面臨著一些挑戰(zhàn)和問題：

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，越來越多的企業(yè)開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，開發(fā)更加環(huán)保的封裝材料和工藝以滿足市場(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)將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。然而，在應(yīng)用過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)和問題。