保护PCB或载板上的裸芯片是微电子组装的主要工艺之一。正如我们之前所说,微电子组装和制造与传统SMT制造相结合,可实现当今小型产品(包括物联网、可穿戴设备和便携式设备)的PCB混合制造。
引线键合是微电子组装的重要组成部分。芯片固定到PCB、陶瓷、玻璃或铝基载板,或刚性、挠性或刚挠结合电路后,由引线键合发挥作用。通过细金属线完成引线键合。
保护裸芯片及其相关的引线键合对于确保机械坚固性、避免和消除湿气至关重要。考虑到微电子组装涉及非常精密的金属线,通常是金线,典型的线径是1mil、2mil、3mil或5mil。5mil金属线通常用于大电流应用。通常情况下,使用线径为1mil的金属线;在某些情况下,也使用亚密耳金属线,如7/10 mil。
基于这些高度精细的金属线,芯片和引线键合本身必须受到保护,以防止组装工艺,包括处置、测试和固
定夹具的影响。即使人或机器不经意地轻微触碰到这些细金属线,都可能会损伤和毁坏金属线。此外,芯片和引线键合必须防潮。湿气会潜入并导致芯片或基板表面涂层腐蚀和氧化。
两种保护方法
有两种不同的密封化合物方法可保护芯片和引线键合。一种方法是环氧树脂球形顶灌封(图1),“坝和填料”辅助法是球形顶方法的一部分。第二种灌封保护方法是盖子。
图1:球形顶灌封
球形顶环氧树脂材料具有不导电、导热、热膨胀系数低、附着性好等特性。这些特性很重要,因为灌封组装后的芯片时,不希望灌封材料导电。如果它是导电的,会使所有的金属线短路,使组件被毁坏。
在电气上,灌封材料应该直到绝缘作用。但是在散热方面,它应该是导热的线路,因为需要通过材料将金属线键合产生的热量辐射到周围环境中。灌封芯片和引线键合后,进行固化。材料固化后,即可保护引线
键合和芯片。
此外,为了实现低CTE和良好的附着力,OEM应考虑一些关键点。他们希望能保证低CTE,使环氧树脂材料以很低的比例膨胀和收缩。换句话说,他们不希望由于热膨胀和冷却速度很快而导致环氧树脂或金属线退化太多。此外,无论载板材料是玻璃、铜、铝还是PCB,都必须与载板材料形成最大的附着力。
坝和填充是球形顶方法的一部分,该方法与其名称相符。第一步是用高粘度的材料在芯片和引线键合周围筑坝或墙。然后,在坝的中间或腔体内填充低粘度环氧树脂。因此,高粘度和低粘度材料是芯片和引线键合的高效保护体。
盖子
盖方法是另一种灌封方法。盖可以是陶瓷、塑料或玻璃盖,具体取决于客户的技术要求和应用。如果材料是铝、镍、金或热风焊料整平(HASL),则可将盖子焊接到载板上。
在某些情况下,会提供一个带有B级环氧树脂的专用盖子。最有可能的是,已经涂布了环氧树脂的定制盖子。在这种情况下,所需要的是固化它,然后将它放在芯片和金属线键合处。虽然盖子保护法不如球形顶法应用广泛,但盖子保护法也有一定程度的使用,这取决于具体的PCB应用。
盖子保护法之所以不像球形顶法那样普及,主要是因为必须为具体的应用定做专门的盖子。另外,它必须在一定的温度下固化。有时需要专门的固化方法或设备,有时需要专门的照明进行固化,以满足紫外线要求。
这种方法的优点是,采用焊接的盖子比球形环氧树脂更具密封性。因此盖子法可更加牢固地密封,特别是如果它是焊接在PCB或载板上。焊料不像球形顶法中的环氧树脂,不会随着时间的推移而降解。
盖子法的缺点是,盖子有时是定制的,这意味着它需要更多的成本和时间。因此,盖子保护法不如环氧树脂球形顶法简单。
Zulki Khan是NexLogic Technologies Inc.公司的总裁兼创始人。