Chip-on-Board-Montageist auf starrem FR-4 gut verstanden. Der Die wird direkt am Substrat befestigt, drahtgebondet und in einem einzigen geschützten Gehäuse verkapselt. Die Übertragung desselben Prozesses auf ein flexibles oder starr-flexibles Substrat ändert zwar nicht die grundlegende Abfolge, aber sie verändert die Annahmen, auf denen der Prozess basiert. Eine starre Leiterplatte bewegt sich nicht, nachdem sie die Fertigungslinie verlassen hat. Eine flexible oder starr-flexible Leiterplatte ist dafür ausgelegt, sich zu bewegen, und dieser Unterschied hat direkte Auswirkungen darauf, wie sich ein gebondeter Die und seine Drahtbonds über die Lebensdauer des Produkts verhalten.
Warum Flex/Rigid-Flex zusätzliche Überlegungen mit sich bringt
Auf einer starren Leiterplatte sind die Die-Attach-Stelle und die Drahtbonds nach der Vergusskapselung faktisch räumlich fixiert. Auf einer Flex- oder Starrflex-Leiterplatte können sich dieselben Komponenten in der Nähe eines Bereichs der Leiterplatte befinden – oder gelegentlich innerhalb eines solchen –, von dem erwartet wird, dass er sich im Betrieb wiederholt biegt, faltet oder durchbiegt. Polyimid und andere flexible Substratmaterialien weisen zudem andere Wärmeausdehnungs- und Steifigkeitseigenschaften auf als starre Laminate, was beeinflusst, wie Spannungen während der Montage und im Feldeinsatz auf die Die-Attach-Schicht und auf die Drahtbonds übertragen werden. Dies ist kein Grund, COB auf flexiblen Substraten zu vermeiden; es ist ein Grund, die Position des Dies, die Bondgeometrie und die Vergusskapselung als Designvariablen zu behandeln, anstatt als Vorgaben, die einfach von einem Layout für starre Leiterplatten übernommen werden.
Mechanische Belastung des gebondeten Chips und der Drähte während des Biegens/Formens
Der Chip selbst ist im Vergleich zum umgebenden Substrat steif und spröde. Wenn eine flexible Leiterplatte in ihre Endform gebracht wird oder sich während des Betriebs wiederholt biegt, kann jede Biegung in der Nähe des Die-Attach-Bereichs lokal begrenzte Spannungen auf den Chip, das Die-Attach-Material und die feinen Drahtbonds erzeugen, die ihn mit dem Substrat verbinden. Drahtbonds sind gegenüber dieser Art mechanischer Belastung besonders empfindlich, da wiederholtes Biegen in der Nähe einer Bondstelle den Draht oder die Drahtschleife im Laufe der Zeit ermüden kann. Dasselbe gilt während des Formschritts selbst, wenn eine flexible oder Starrflex-Leiterplatte in ihre Einbaukonfiguration gebogen wird; ist der Biegeradius eng und nahe am Chip, kann die Baugruppe bereits nennenswerte Spannungen erfahren, bevor das Produkt überhaupt in Betrieb genommen wird. Zu verstehen, wo Biegungen auftreten werden und wie nah diese am gebondeten Chip liegen, ist ein zentraler Bestandteil der Planung eines COB-Aufbaus auf flexibler Leiterplatte mit Die-Attach.
Verkapselungsmaterial-Auswahl
Die Verkapselung auf einer starren Leiterplatte dient in erster Linie dem Umwelt- und mechanischen Schutz des Chips und der Drahtbonds. Auf Flex- undRigid-Flex-Substrate, muss das Vergussmaterial außerdem der Tatsache Rechnung tragen, dass sich das darunterliegende Substrat möglicherweise biegt, während das Vergussmaterial selbst nach dem Aushärten in der Regel ein wesentlich steiferes Material ist. Ein hartes, starresglob-topauf einer flexiblen Leiterplatte erzeugt im Effekt eine steife Insel auf einer flexiblen Basis, wodurch die mechanische Spannung an die Grenze zwischen dem vergossenen Bereich und dem umgebenden flexiblen Material verlagert wird. Die Materialauswahl, das Aushärtungsprofil sowie Größe und Form des vergossenen Bereichs beeinflussen alle, wie gut diese Grenze das Biegen toleriert, und diese Entscheidungen werden im Allgemeinen in Absprache mit den Empfehlungen des Vergussmassenherstellers für flexible Anwendungen getroffen, statt aus der Praxis mit starren Leiterplatten übernommen zu werden.
Allgemeine Gestaltungshinweise
Einige allgemeine Grundsätze sollte man bereits früh bei der Layout-Erstellung im Hinterkopf behalten, lange bevor die Montage beginnt:
Wo es das mechanische Design zulässt, wird durch die Platzierung der Die-Attach-Stelle auf einem starren oder versteiften Bereich einer Rigid-Flex-Baugruppe, anstatt in einer dynamischen Flexzone, eine wesentliche Spannungsquelle für den Die und die Drahtbonds eliminiert. Wenn der Die in der Nähe eines Flexbereichs platziert werden muss, verringern ein ausreichender Abstand zwischen dem bondenden Bereich und der Biegelinie sowie das Vermeiden enger Biegeradien in der Nähe des Die die während der Formgebung und der späteren Verwendung übertragene Belastung. Die Vergussmasse sollte so dimensioniert sein, dass sie den Die und die Bonds schützt, ohne sich unnötig in Bereiche der Leiterplatte auszudehnen, die flexibel bleiben sollen. Dies sind konzeptionelle Ausgangspunkte; der richtige Ansatz für ein bestimmtes Rigid-Flex-Chip-on-Board-Design hängt von den spezifischen mechanischen Anforderungen der Anwendung ab und sollte während der Designprüfung gemeinsam mit Ihrem Fertigungspartner erarbeitet werden.
Wenn Sie die Chip-on-Board-Montage auf einer flexiblen oder starrflexiblen Leiterplatte bewerten,Kontakt mit PCBCart aufnehmenum Ihr Design zu besprechen und wie es unterstützt werden kann.
Hilfe-Ressourcen
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