チップオンボード実装は、剛性のあるFR-4上では十分に理解されています。ダイは基板に直接実装され、ワイヤボンディングされ、単一の保護パッケージ内に封止されます。同じプロセスをフレキシブル基板やリジッドフレックス基板に移行しても、基本的な手順は変わりませんが、そのプロセスが前提としている仮定は変わります。リジッド基板は、一度ラインを離れたら動きません。フレックス基板やリジッドフレックス基板は動くように設計されており、この違いは、接合されたダイとそのワイヤボンドが製品寿命を通じてどのように振る舞うかに直接的な影響を及ぼします。
なぜフレックス／リジッドフレックスには追加の考慮事項が生じるのか
剛性基板上では、ダイ実装部とワイヤボンド部は、封止後は実質的に空間内で固定された状態になる。フレックス基板やリジッドフレックス基板では、同じコンポーネントが、使用時に基板が繰り返し曲げられたり、折りたたまれたり、たわんだりすると想定される領域の近く、あるいは場合によってはその内部に配置されることがある。ポリイミドなどのフレキシブル基材は、剛性ラミネートとは熱膨張係数や剛性特性が異なり、その結果、組立時および実使用時の両方において、応力がダイ実装層およびワイヤボンドにどのように伝達されるかに影響を及ぼす。これは、フレキシブル基板上でのCOBを避けるべき理由ではなく、ダイの配置位置、ボンド形状、および封止方法を、剛性基板レイアウトからそのまま流用する既定値ではなく、設計変数として扱うべき理由である。
フレキシング／成形中における接合ダイおよびワイヤへの機械的応力
ダイ自体は、その周囲の基板と比べて剛性が高く、脆い特性を持っています。フレキシブル基板が最終形状に成形されるときや、使用中に繰り返し曲げられるとき、ダイ接着領域の近くで発生するあらゆる曲げは、ダイ本体、ダイ接着材料、およびそれを基板に接続している微細なワイヤボンドに局所的な応力を与える可能性があります。ワイヤボンドはこの種の機械的負荷に特に敏感であり、ボンド近傍での繰り返しの屈曲によって、時間の経過とともにワイヤやループが疲労するおそれがあります。同じことは、フレックス基板やリジッドフレックス基板を実装構成に曲げる成形工程そのものにも当てはまります。もしその曲げ半径が小さく、ダイの近くで行われる場合、製品が実際に使用される前であっても、アセンブリには無視できない応力が生じる可能性があります。どこで屈曲が発生するか、そしてそれがボンディングされたダイにどれだけ近いかを理解することは、フレキシブル基板上のダイ接着におけるCOB構成を計画するうえで中核となる要素です。
封止材料の選択
硬質基板における封止は、主にダイおよびワイヤボンドを環境的・機械的に保護することに関するものである。フレックス基板では、リジッドフレックス基板硬化後の封止材自体は一般的にはるかに剛性の高い材料である一方で、その下にある基板がたわむ可能性があるという事実にも対応しなければならない。硬く剛性の高いグロブトップフレキシブル基板上に実装された部品を封止することは、実質的にフレキシブルな土台の上に剛性の高いアイランドを形成することになり、その結果、機械的応力は封止領域と周囲のフレックス材料との境界部に集中して移動する。材料の選定、硬化プロファイル、封止領域の大きさや形状といった要素はすべて、その境界部がどれだけ良好に屈曲に耐えられるかに影響し、これらの選択は一般的に、リジッド基板での慣行を前提とするのではなく、フレキシブル用途向けに封止材メーカーが提示する指針に従って検討される。
一般的な設計ガイダンス
組み立てが始まるかなり前のレイアウト初期段階では、いくつかの一般的な原則を念頭に置いておく価値があります。
機構設計がそれを許す場合、ダイ実装位置をダイナミックなフレックスゾーンではなく、リジッドフレックス基板の剛性の高い、または補強された領域上に配置することで、ダイおよびワイヤボンドにかかる大きな応力要因を取り除くことができる。ダイをフレックス領域の近くに配置しなければならない場合は、ボンディングエリアと曲げ線との間に十分な距離を確保し、ダイの近くで小さすぎる曲げ半径を避けることで、成形時およびその後の使用時に伝達される応力を低減できる。封止樹脂は、ダイとボンド部を保護できる大きさとしつつ、柔軟性を保つべき基板領域に不要に延びないように設計すべきである。これらはあくまで概念的な出発点であり、特定のリジッドフレックス・チップオンボード設計に対する最適なアプローチは、アプリケーション固有の機械的要件に依存するため、設計レビューの段階で実装パートナーとともに検討する必要がある。
フレキシブルまたはリジッドフレックス基板でチップオンボード実装を評価している場合、PCBCart にお問い合わせくださいあなたのデザインについて話し合い、それをどのように支援できるか検討するために。
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