L’assemblage « chip-on-board » repose sur deux étapes de procédé qui déterminent si une puce survivra pendant toute sa durée de fonctionnement : la façon dont elle est fixée au substrat et la manière dont ses plots de connexion sont reliés électriquement au circuit imprimé. Si l’une ou l’autre de ces étapes est mal réalisée, la défaillance n’apparaît souvent que lorsque le dispositif est déjà sur le terrain. Cet article va un niveau plus en profondeur dans le fonctionnement réel du die bonding et du wire bonding, et sur ce qui peut mal se passer en cours de route. (Pour un bref rappel de la terminologie COB, voir le guide de PCBCartentrée de glossaire sur le montage puce nue (chip-on-board) et le glob top.)
Méthodes de fixation de puce : adhésif conducteur vs adhésif non conducteur
Avant toute opération de bonding par fil, la puce nue doit être fixée mécaniquement au substrat. L’adhésif choisi pour cette étape ne concerne pas seulement la tenue mécanique — il affecte également le chemin thermique de la puce et, dans certains designs, sa connexion électrique au circuit imprimé.
Fixation de puce conductriceutilise généralement une époxy chargée d’argent ou un matériau similaire. Cela crée un chemin électrique entre la face inférieure de la puce et le substrat, ce qui est important lorsque l’arrière de la puce doit être mis à la masse ou lorsque la conception utilise le substrat comme dissipateur thermique. Le remplissage conducteur améliore également la conductivité thermique, aidant à évacuer la chaleur de la puce pendant son fonctionnement.
Fixation de puce non conductriceest utilisé lorsque la face inférieure de la puce doit rester électriquement isolée du substrat — par exemple, lorsque toutes les connexions électriques sont réalisées exclusivement par les fils de connexion sur la face supérieure. Les adhésifs non conducteurs sont généralement choisis pour leur comportement de polymérisation, leur capacité d’absorption des contraintes et leur compatibilité avec le matériau du substrat, puisque les performances électriques ne sont pas le facteur déterminant.
Dans les deux cas, la couche adhésive doit également absorber une partie des contraintes mécaniques dues au décalage de dilatation thermique entre la puce et le substrat. Un adhésif mal choisi ou mal appliqué peut entraîner la formation de vides ou une délamination qui se manifestera plus tard comme un problème de fiabilité plutôt que comme un défaut immédiat.
Notions de base sur le bonding par fil : matériaux et raisons de l’utilisation de fils fins
Une fois la puce fixée, le raccordement par fils crée les connexions électriques entre les plots de connexion de la puce et les pistes du substrat.Raboutage par fil d’orest l’approche la plus courante pour les travaux COB, choisie pour sa combinaison de conductivité électrique, de résistance à la corrosion et de facilité à former une liaison fiable au niveau du plot. D’autres matériaux, comme le fil d’aluminium ou de cuivre, sont utilisés dans des applications spécifiques, mais l’or reste la référence standard pour l’assemblage COB à usage général.
Le fil lui-même est extrêmement fin — généralement de l’ordre de quelques dizaines de microns de diamètre. Ce n’est pas un choix arbitraire. Un fil fin permet de former la liaison sans appliquer une force ou une chaleur excessive sur la puce, ce qui est crucial étant donné la taille réduite et le faible espacement des plots de connexion modernes. Un fil plus fin se plie et forme également des boucles de manière plus prévisible, ce qui est important pour conserver une forme de fil homogène sur des centaines de liaisons sur une seule puce ou un même panneau.
Chaque connexion par fil est réalisée en deux étapes : une première liaison sur la pastille de la puce, et une seconde sur la pastille correspondante du substrat, avec une boucle de fil contrôlée reliant les deux. La forme et la hauteur de cette boucle sont importantes — si elle est trop plate, le fil risque d’entrer en contact avec le bord de la puce ou avec les fils voisins ; si elle est trop haute, il devient vulnérable aux dommages lors de la manipulation ou de l’encapsulation.
Pourquoi l’inspection après caution est importante
Les connexions par fils sont inspectées avant l’encapsulation pour une raison simple : une fois que le glob top ou un autre encapsulant recouvre la puce et les fils, les défauts deviennent pratiquement impossibles à corriger et souvent invisibles jusqu’à ce que l’unité tombe en panne lors des tests ou sur le terrain.
L’inspection à ce stade vérifie généralement la précision du placement des connexions, la hauteur et la forme des boucles, ainsi que la résistance à l’arrachement (un test destructif ou par échantillonnage qui confirme que la liaison peut supporter les contraintes mécaniques). Comme l’encapsulation fige l’assemblage dans l’état où il se trouve, il s’agit du dernier moment pratique pour détecter une liaison faible ou mal positionnée avant qu’elle ne devienne un défaut caché.
Modes de défaillance courants à connaître
Quelques modes de défaillance reviennent fréquemment dans les assemblages COB à fils de liaison :
Levée d’obligation— le fil se détache du plot, généralement en raison d’une liaison insuffisamment formée ou de la contamination de la surface du plot au moment du bonding.
Balayage des fils— lors de l’encapsulation, l’écoulement du matériau de glob top peut physiquement pousser ou déformer les boucles de fils fines, provoquant parfois des courts-circuits entre des fils adjacents.
Contamination— des particules ou des résidus présents sur la surface de la puce ou sur les plots de connexion avant le brasage peuvent empêcher la formation d’une liaison métallurgique correcte, entraînant des défaillances intermittentes ou immédiates.
Comprendre ces modes de défaillance fait partie des raisons pour lesquelles la fixation de la puce, le bonding des fils et l’inspection sont traités comme une séquence connectée plutôt que comme des étapes isolées — une faiblesse introduite tôt ne devient souvent visible que plusieurs étapes plus tard.
Si vous avez un projet d’assemblage COB ou au niveau de la puce en cours de développement, visitez le [ de PCBCartPage de service d’assemblage de PCB] pour en savoir plus sur la manière dont nous répondons aux besoins de production à forte mixité et à faible volume.
Ressources utiles
•Test AOI dans l’assemblage de PCB
•Capacités avancées d’assemblage de circuits imprimés
•Aperçu de l’assemblage de PCB
