板上芯片技术(Chip-on-Board简称COB),也称之为芯片直接贴装技术(Direct Chip Attach简称DCA),是采用粘接剂或自动带焊、丝焊、倒装焊等方法,将裸露的集成电路芯片直接贴装在电路板上的一项技术。倒装芯片是COB中的一种(其余二种为引线键合和载带自动键合),它将芯片有源区面对基板,通过芯片上呈现阵列排列的焊料凸点来实现芯片与衬底的互连。
它提供了非常多的优点;消除了对引线键合连接的要求;增加了输入/输出(I/O)的连接密度;以及在印刷电路板上所使用的空间很小。与引线键合相比,它实现了较多的I/O数量、加快了操作的速度。
一、倒装芯片的底部填充
为了能够满足可靠性要求,倒装芯片一般采用底部填充技术。这是因为在smt回流焊时,焊球处在很大的应力作用下,此刻机械作用力和热循环应力可能会引起它们的裂损现象。而底部填充所采用的材料通过一种强力粘接型的环氧树脂胶将其拉紧,降低和重新分配了应力。将芯片、电路板和焊接点之间的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion简称CTE)不匹配现象减小到最低。
对倒装芯片来说,大多数情形下,当管芯被连接和底部填充以后就不能够进行测试了。如果发现芯片有缺陷,smt贴片打样厂商必须抛弃整块电路板。这是因为无法保证在不损害PCB基板的情况下,清除掉粘接剂残余物。
作为一种可供替代的方式,一些元器件制造厂商依赖昂贵和耗费时间的离线测试和处理来确保他们所用的管芯是可靠的。在离线测试中,倒装芯片和电路板通过回流焊接工艺处理,然后取出进行离线测试。如果管芯被证实可靠,电路板被重新放到生产线上进行底部填充;如果有问题,就替换上另外一块芯片,再按此流程重新测试,直到合格。
因为这些原因,倒装芯片集成技术是一项相对耗时的工艺方法。板级倒装芯片常常被认为是制造过程中的瓶颈,仅仅生产高可靠性和高价格的电子元器件时才使用。
然而,业界最近已经引入了可修复的底部填充技术。它允许很快地进行测试和替换有缺陷的芯片。新的可修复底部填充材料将允许倒装芯片在测试后,当确认该芯片有缺陷时进行替换操作,从而将把整个电路板丢弃的可能降低到最小。这对于复杂的、昂贵的多芯片模块封装(multichip packages简称MCMs)来说尤其重要。
二、可修复底部填充技术
美国Loctite公司开发和制造出的一种可修复材料是一种环氧树脂基的液态底部填充材料,当它处于150℃至165℃的环境温度时,可以在5到15秒的时间内进行固化。这种可修复热固性底部填充材料适合于聚酰亚胺钝化(polyimid passivated)的倒装芯片、CSP和BGA组装件。它是从有专利权的树脂制品中开发出来的。当加热到设计温度(至少210℃,通常情况下加热工艺温度为220℃至230℃之间)的时候,可以发生熔化现象。残余下来的粘接剂通过磨擦处理,可以从PCB基板上去除掉。
这种可修复材料主要依靠一种有专利权的环氧树脂单分子物体,它被添加到底部填充材料的配方中,可以满足组件在加热后进行修复工作。美国Loctite公司和美国Cornell大学共同合作开发和优化了这种新的单分子体的合成法。这种创新的环氧树脂材料在美国国家和国际化学管理组织(TSCA和EINECS)进行了登记注册。这种能够大量生产和利用常规办法开发的材料是修复工艺过程能否顺利进行的关键。
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剩下的内容众焱电子小编将会在《可修复底部填充技术与传统的底部填充相比较》一文中继续讲解分析。
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