金屬線如何焊接在矽片上

① 晶元封裝的封裝步驟

板上晶元（ChipOnBoard,COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋矽片安放點，然後將矽片直接安放在基底表面，熱處理至矽片牢固地固定在基底為止，隨後再用絲焊的方法在矽片和基底之間直接建立電氣連接 。
裸晶元技術主要有兩種形式：一種是COB技術，另一種是倒裝片技術（FlipChip）。板上晶元封裝（COB），半導體晶元交接貼裝在印刷線路板上，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，晶元與基板的電氣連接用引線縫合方法實現，並用樹脂覆蓋以確保可靠性。雖然COB是最簡單的裸晶元貼裝技術，但它的封裝密度遠不如TAB和倒片焊技術 。 （1）熱壓焊
利用加熱和加壓力使金屬絲與焊區壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力，使焊區（如AI）發生塑性形變同時破壞壓焊界面上的氧化層，從而使原子間產生吸引力達到「鍵合」的目的，此外，兩金屬界面不平整加熱加壓時可使上下的金屬相互鑲嵌。此技術一般用為玻璃板上晶元COG 。
（2）超聲焊
超聲焊是利用超聲波發生器產生的能量，通過換能器在超高頻的磁場感應下，迅速伸縮產生彈性振動，使劈刀相應振動，同時在劈刀上施加一定的壓力，於是劈刀在這兩種力的共同作用下，帶動AI絲在被焊區的金屬化層如（AI膜）表面迅速摩擦，使AI絲和AI膜表面產生塑性變形，這種形變也破壞了AI層界面的氧化層，使兩個純凈的金屬表面緊密接觸達到原子間的結合，從而形成焊接。主要焊接材料為鋁線焊頭，一般為楔形 。
（3）金絲焊
球焊在引線鍵合中是最具代表性的焊接技術，因為現在的半導體封裝二、三極體封裝都採用AU線球焊。而且它操作方便、靈活、焊點牢固（直徑為25UM的AU絲的焊接強度一般為0.07～0.09N/點），又無方向性，焊接速度可高達15點/秒以上。金絲焊也叫熱（壓）（超）聲焊主要鍵合材料為金（AU）線焊頭為球形故為球焊 。
COB封裝流程
第一步：擴晶。採用擴張機將廠商提供的整張LED晶片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便於刺晶。第二步：背膠。將擴好晶的擴晶環放在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。點銀漿。適用於散裝LED晶元。採用點膠機將適量的銀漿點在PCB印刷線路板上。第三步：將備好銀漿的擴晶環放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED晶片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上。第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置一段時間，待銀漿固化後取出(不可久置，不然LED晶元鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。如果有LED晶元邦定，則需要以上幾個步驟；如果只有IC晶元邦定則取消以上步驟。第五步：粘晶元。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設備(真空吸筆或子)將IC裸片正確放在紅膠或黑膠上。第六步：烘乾。將粘好裸片放入熱循環烘箱中放在大平面加熱板上恆溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長)。第七步：邦定(打線)。採用鋁絲焊線機將晶片(LED晶粒或IC晶元)與PCB板上對應的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內引線焊接。第八步：前測。使用專用檢測工具(按不同用途的COB有不同的設備，簡單的就是高精密度穩壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修。第九步：點膠。採用點膠機將調配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上，IC則用黑膠封裝，然後根據客戶要求進行外觀封裝。第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環烘箱中恆溫靜置，根據要求可設定不同的烘乾時間。第十一步：後測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區分好壞優劣 。
與其它封裝技術相比，COB技術價格低廉（僅為同晶元的1/3左右）、節約空間、工藝成熟。但任何新技術在剛出現時都不可能十全十美，COB技術也存在著需要另配焊接機及封裝機、有時速度跟不上以及PCB貼片對環境要求更為嚴格和無法維修等缺點 。
某些板上晶元(CoB)的布局可以改善IC信號性能，因為它們去掉了大部分或全部封裝，也就是去掉了大部分或全部寄生器件。然而，伴隨著這些技術，可能存在一些性能問題。在所有這些設計中，由於有引線框架片或BGA標志，襯底可能不會很好地連接到VCC或地。可能存在的問題包括熱膨脹系數(CTE)問題以及不良的襯底連接 。 30多年前，「倒裝晶元」問世。當時為其冠名為「C4」，即「可控熔塌晶元互連」技術。該技術首先採用銅，然後在晶元與基板之間製作高鉛焊球。銅或高鉛焊球與基板之間的連接通過易熔焊料來實現。此後不久出現了適用於汽車市場的「封帽上的柔性材料(FOC)」；還有人採用Sn封帽，即蒸發擴展易熔面或E3工藝對C4工藝做了進一步的改進。C4工藝盡管實現起來比較昂貴(包括許可證費用與設備的費用等)，但它還是為封裝技術提供了許多性能與成本優勢。與引線鍵合工藝不同的是，倒裝晶元可以批量完成，因此還是比較劃算 。
由於新型封裝技術和工藝不斷以驚人的速度涌現，因此完成具有數千個凸點的晶元設計目前已不存在大的技術障礙小封裝技術工程師可以運用新型模擬軟體輕易地完成各種電、熱、機械與數學模擬。此外，以前一些世界知名公司專為內部使用而設計的專用工具目前已得到廣泛應用。為此設計人員完全可以利用這些新工具和新工藝最大限度地提高設計性，最大限度地縮短面市的時間 。
無論人們對此抱何種態度，倒裝晶元已經開始了一場工藝和封裝技術革命，而且由於新材料和新工具的不斷涌現使倒裝晶元技術經過這么多年的發展以後仍能處於不斷的變革之中。為了滿足組裝工藝和晶元設計不斷變化的需求，基片技術領域正在開發新的基板技術，模擬和設計軟體也不斷更新升級。因此，如何平衡用最新技術設計產品的願望與以何種適當款式投放產品之間的矛盾就成為一項必須面對的重大挑戰。由於受互連網帶寬不斷變化以及下面列舉的一些其它因素的影響，許多設計人員和公司不得不轉向倒裝晶元技術 。
其它因素包括：
①減小信號電感——40Gbps(與基板的設計有關)；②降低電源/接地電感；③提高信號的完整性；④最佳的熱、電性能和最高的可靠性；⑤減少封裝的引腳數量；⑥超出引線鍵合能力，外圍或整個面陣設計的高凸點數量；⑦當節距接近200μm設計時允許；S片縮小(受焊點限制的晶元)；⑧允許BOAC設計，即在有源電路上進行凸點設計 。