Pemasangan cip-atas-papan (COB)memasang die kosong terus pada substrat, menyambungkannya dengan wayar ikatan halus, dan menutupnya di bawah enkapsulan. Pereka sensor memilih COB terutamanya kerana ia menyingkirkan pakej: modul menjadi lebih kecil, laluan terma menjadi lebih pendek, dan elemen pengesan berada lebih hampir dengan apa yang diukurnya. Komprominya ialah kerja yang biasanya dilakukan di rumah pembungkusan kini berlaku pada papan anda. Setiap langkah mesti disahkan sebelum langkah seterusnya menutupi langkah tersebut.
Panduan ini merangkumi keputusan kejuruteraan yang paling penting dalam pembuatan modul penderia COB: pemilihan ikatan, pengesahan kekuatan ikatan, pengkapsulan, had pemeriksaan dan reka bentuk untuk kebolehbikinan (DFM).
Mengapa Modul Penderia Menggunakan Cip-atas-Papan
Pakej IC meletakkan rangka kaki atau laminat, sebatian acuan, dan sambungan pateri di antara kepingan cip dan PCB. COB membuang kebanyakan lapisan tersebut, yang memberikan tiga kelebihan kepada modul penderia:
Jejak yang lebih kecil dan profil yang lebih rendah.Modul ini secara kasarnya ialah die ditambah kipas keluar wayar dan margin enkapsulan. Perkara ini penting dalam hujung prob, instrumen padat, dan susunan sensor berketumpatan tinggi.
Penyambungan terma yang lebih rapat.Lapisan lekat mati menjadi antara muka terma utama, jadi mati pengesan suhu menjejak suhu papan dengan lebih dekat.
Akses penderiaan langsung.Dadu optik, tekanan, dan MEMS boleh kekal terdedah sebahagiannya, atau diletakkan di bawah tingkap atau penutup dan bukannya dibentuk sepenuhnya.
Kosnya ialah julat proses yang lebih sempit. Pad ikatan mesti kekal bebas daripada pencemaran. Penempatan kepingan mati mesti kekal dalam jangkauan alat pengikatan. Kerataan papan menjejaskan konsistensi gelung. Kepingan mati tanpa pembungkus juga memerlukan kawalan yang lebih ketatKendalian ESDdaripada komponen yang telah dipakejkan. Akhir sekali, hasil keseluruhan bersamaan dengan hasil pemasangan didarab dengan hasil kepingan die yang diterima, dan die kosong biasanya mempunyai liputan ujian yang lebih rendah berbanding peranti yang dipakejkan.
Asas Pengikatan Wayar untuk Modul Penderia
Bahagian ini mengandaikan anda sudah biasa denganlampiran matidan memberi tumpuan kepada pilihan penyambungan yang penting untuk penyambungan wayar PCBA dalam aplikasi penderia.
Pelekatan Bola Emas lwn Baji Aluminium
Dua proses merangkumi hampir semua kerja sensor COB:
Ikatan bebola emas (termosonik)menggabungkan haba, tenaga ultrasonik dan daya. Ia pantas dan boleh menghala wayar ke mana-mana arah selepas ikatan pertama, yang sesuai untuk kepingan dadu I/O tinggi. Ia memerlukan permukaan emas yang boleh diikat pada papan, biasanya ENEPIG atau emas lembut elektrolitik. Emas ENIG standard secara amnya dianggap terlalu nipis untuk pengikatan bebola emas yang boleh dipercayai.
Pengeikatan baji aluminium (ultrasonik)beroperasi pada suhu bilik. Ia sesuai untuk substrat sensitif haba dan membentuk ikatan logam tunggal (monologam) pada pad die aluminium. Ia lebih perlahan kerana alat perlu dijajarkan dengan arah setiap wayar.
Empat faktor mendorong pilihan ini:
Metalurgi pad.Wayar emas pada pad aluminium membentuk intermetalik Au–Al. Pada suhu tinggi yang berterusan, ia boleh membesar dan membentuk rongga Kirkendall, yang merupakan risiko nyata bagi penderia industri suhu tinggi.
Bajet terma.Jika substrat atau komponen berdekatan tidak dapat menahan suhu peringkat pengikatan, pilih baji aluminium.
Pad pitch dan bentuk gelung.Penyambungan bebola secara amnya mencapai padang yang lebih halus dan menawarkan lebih banyak kebebasan dalam bentuk gelung.
Semasa ini.Wayar aluminium yang lebih tebal digunakan apabila acuan menyalurkan arus yang besar.
Mengesahkan Kekuatan Ikatan
Kekuatan ikatan mesti diukur, bukan dinilai berdasarkan rupa. Tiga kaedah adalah piawai:
Ujian tarikan wayar merosakkan (MIL-STD-883, Kaedah 2011).Piawaian ini menyenaraikan daya tarik minimum mengikut bahan dan diameter dawai. Rekodkan mod kegagalan serta daya: putus di leher, putus di tumit, putus di bahagian tengah, atau terangkat pada ikatan. Kegagalan pada antara muka menunjukkan proses yang hampir tidak memadai, walaupun nilai daya melepasi had.
Ujian tarikan tidak merosakkan (MIL-STD-883, Kaedah 2023).Ia mengenakan daya tetap pada setiap wayar dan digunakan apabila penyaringan 100% adalah wajar.
Ujian ricih bebola (JEDEC JESD22-B116).Ia menilai ikatan bebola-ke-pad, yang tidak diukur secara langsung oleh ujian tarikan.
Jalankan sampel destruktif semasa persediaan, selepas setiap perubahan parameter, dan pada kekerapan yang ditetapkan semasa pengeluaran. Dokumenkan pelan pensampelan dalam pelan kawalan.
Pengekapsulan Glob Top: Bahan dan Kawalan Proses
Lapisan glob top melindungi wayar secara mekanikal dan menghalang kelembapan serta pencemaran ionik daripada terkena pada die. Ia juga merupakan tempat bermulanya banyak masalah kebolehpercayaan. Pemilihan mengikuti banyak logik yang sama sepertisalutan konformal, dengan kekangan yang lebih ketat kerana bahan tersebut menyentuh wayar yang tidak disokong.
Sifat utama bahan:
Tg relatif kepada suhu operasi.Di atas Tg, CTE meningkat dengan mendadak dan tegasan pada wayar bertambah.
CTE dan kandungan pengisi.Epoksi terisi mengurangkan ketidakpadanan pengembangan dengan cip dan wayar.
Modulus.Silikon mempunyai tekanan rendah dan sesuai untuk MEMS dan die tekanan, tetapi ia menawarkan perlindungan mekanikal yang kurang dan menyerap lebih banyak lembapan.
Ketulenan ionik.Kandungan klorida dan natrium yang rendah mengehadkan kakisan pada pad aluminium.
Pengecutan pengerasan dan penyerapan lembapan.Kedua-duanya menambah tekanan pada wayar ikatan sepanjang jangka hayat modul.
Kawalan proses utama:
Empangan-dan-isi vs. satu glob tunggal.Satu empangan tiksotropik menentukan jejak dan bahan isian berkelikatan rendah mengalir di sekeliling wayar. Ini mengawal ketinggian dan tepi dengan lebih baik berbanding satu kali pendispensan.
Suhu pengeluaran, kelikatan, dan laluan aliran.Ini menentukan tahap lenturan wayar. Isikan dari bahagian yang jauh dari wayar paling panjang.
Prapembakaran dan nyahgas.Menanggalkan kelembapan daripada papan dan udara daripada resin dapat mengelakkan rongga.
Pengawetan berperingkat.Lereng beransur-ansur mengurangkan tekanan pengecutan dan mengelakkan gas terperangkap daripada mengembang.
Pencetak/pemapar jet MYCRONIC PCBCart menyediakan pemendapan tanpa sentuhan yang boleh diprogram. Sama ada bahan benteng atau isi tertentu boleh dijet bergantung pada reologinya dan mesti dikualifikasi secara khusus bagi setiap bahan.
Bagaimana Keperluan Kebolehpercayaan Berbeza Merentasi Tiga Industri
Modul Sensor Industri
Kitaran suhu yang luas, getaran, kelembapan, dan kemungkinan pendedahan kimia adalah faktor yang dominan. Keutamaan adalah kestabilan intermetalik pada suhu tinggi, Tg bahan enkapsulan yang jauh melebihi had suhu operasi, serta bentuk gelung yang tahan terhadap keletihan getaran. Penderia pemantauan dalam penyongsang pegun, peralatan grid, dan sistem UPS juga berdepan dengan haba berterusan daripada peringkat kuasa berdekatan.
Penderia Diagnostik Perubatan
PCBCart tidak memegang pensijilan ISO 13485. Untuk modul COB yang digunakan dalam instrumen diagnostik, keutamaan kejuruteraan ialah kebersihan, sisa ionik yang rendah, ofset penderia yang stabil selepas pengenkapsulan, dan kebolehjejakan pada tahap lot bagi die, wayar, dan bahan enkapsulan. Tekanan pengenkapsulan boleh mengubah ofset penderia, jadi pada peringkat modulpenentukuran dan ujianharus dijalankan selepas pengawetan. Pasukan yang laluan peraturannya memerlukan pembekal yang diperakui ISO 13485 harus mengambil kira perkara itu dalam keputusan skop.
Modul Peralatan Ujian Semikonduktor
Modul penderia dalam peralatan ujian berulang kali melalui kitaran merentas suhu ujian dan selalunya terletak berhampiran laluan pengukuran arus rendah. Keutamaan termasuk kebocoran permukaan yang rendah, tahap kebersihan ionik yang tinggi, bahan enkapsulan berpelepasan gas rendah untuk ruang terma tertutup, dan tahap kerataan yang baik di bahagian modul yang disambungkan secara mekanikal dengan antara muka probe.
Apa yang Pemeriksaan Boleh dan Tidak Boleh Sahkan
Tiada satu kaedah pemeriksaan yang merangkumi modul COB. Setiap peringkat memerlukan pemeriksaan tersendiri:
Pemeriksaan optik pembesaran tinggi sebelum pembungkusan.Kaedah MIL-STD-883 2010 mentakrifkan kriteria pemeriksaan dalaman bagi ubah bentuk bon, penempatan, ketinggian gelung, kerosakan leher, dan jarak pengasingan antara wayar. Kecacatan yang terlepas pada peringkat ini tidak boleh dikesan kemudian.
3D AOIdibina untuk sambungan pateri, bukan gelung wayar dalam kelas 25 µm, dan tidak boleh dipersembahkan sebagai pemeriksaan ikatan wayar. Dalam aliran COB ia mengesahkan kehadiran, kedudukan dan putaran die. Ia juga mengukur jejak tapak glob top dan ketinggian kubah daripada profil 3D serta memeriksa SMT di sekelilingnya. Di peringkat hulu, SPI 3D mengesahkan bahawa tiada pes pateri dicetak berhampiran kawasan pad ikatan.
X-ray luar talianmelihat menembusi enkapsulan yang telah diawet. Wayar emas menunjukkan kontras tinggi, jadi lenturan wayar dan litar pintas boleh diperiksa selepas penuangan.Pengimejan sudut serongmemisahkan gelung yang bertindih. Wayar aluminium mempunyai kontras sinar-X yang lemah, yang mengehadkan kaedah ini untuk modul ikatan baji. Sinar-X juga mengukur kekosongan dalam pateri atau sambungan die yang diisi perak.
MES Pintar dengan penandaan laser UIDmemautkan setiap nombor siri modul kepada kelompok bahan yang direkodkan pada setiap langkah. Kebolehkesanan di peringkat kepingan mati bergantung pada kepingan mati kosong yang diterima dan direkodkan mengikut kelompok.
Senarai Semak DFM untuk Modul Penderia COB
Pateri dahulu, ikat kemudian.Lengkapkan pengelekan semula SMT dan pembersihan sebelum penyambungan kerepek dan pengikatan wayar, supaya sisa fluks tidak sekali-kali sampai ke pad ikatan.
Tentukan kemasan yang boleh diikat.Gunakan ENEPIG atau emas lembut untuk penyambungan bebola emas, dan nyatakan ketebalan saduran mengikut IPC-4556 dan bukannya nilai nominal.
Biarkan kelegaan alat.Jauhkan bahagian SMT yang tinggi daripada zon larangan di sekeliling die, yang saiznya disesuaikan dengan alat kapilari atau baji yang digunakan.
Saizkan pad ikatan.Jadikan pad papan lebih besar daripada pad die, pastikan wayar pendek, dan elakkan persilangan wayar.
Tentukan sempadan enkapsulan.Tunjukkan garis besar empangan dan ketinggian kubah maksimum pada lukisan pemasangan, dan gunakan gelang topeng pateri untuk menghentikan resapan resin.
Lindungi kawasan penderiaan.Tandakan sebarang kawasan yang mesti dibiarkan tanpa enkapsulasi dan nyatakan pendekatan penutup atau tingkap.
Kawal kerataan.Rancang untuk lencongan panel semasa proses pemejalan; lekapan batu sintetik memastikan papan kekal rata sepanjang langkah terma.
Rancangan untuk substrat fleksibel.Jika modul itu menggunakansubstrat fleksibel atau tegar-fleksibel, pastikan acuan kekal jauh dari zon lenturan aktif atau tambahkan kekakuan setempat.
Sahkan bekalan die.Tentukan pengujian die baik diketahui (KGD) atau pengisihan wafer, serta keperluan penyimpanan dan pengendalian kelembapan.
Hantar Projek COB Anda untuk Semakan Kejuruteraan
Pendekatan COB yang sesuai bergantung pada cip anda, kemasan substrat, enkapsulan dan profil kebolehpercayaan industri sasaran anda. Hantar fail Gerber, BOM, lukisan pemasangan (termasuk rajah ikatan dan garisan luar enkapsulan) serta keperluan persekitaran anda. Pasukan kejuruteraan kami akan menyemak DFM dan mengesahkan langkah-langkah mana dalam aliran COB anda yang termasuk dalam skop pemasangan kami.
Dapatkan Sebut Harga Pemasangan COB
Sumber yang Berguna
Keupayaan Pemasangan PCB Termaju
Ujian AOI dalam Pemasangan PCB
Kaedah Pemeriksaan Perhimpunan Papan Litar Bercetak
Keperluan Dokumentasi Berkualiti & Kebolehjejakkan untuk OEM Peralatan Ujian Semikonduktor
