Cob模塊及其製造方法
2024-02-27 00:18:15
專利名稱：Cob模塊及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種COB模塊及其製造方法，尤其涉及一種採用紫外固化膠的COB模塊及其製造方法。
背景技術：
板上晶片(Chip On Board, COB)封裝工藝過程首先是在基板(例如，印刷線路板)表面用導熱環氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋晶片安放點，然後將晶片直接安放(貼裝)在基底表面，熱處理至晶片牢固地固定在基板為止，隨後再用引線鍵合的方法在晶片和基板之間直接建立電氣連接、並用樹脂覆蓋以確保可靠性。COB是最簡單的裸晶片貼裝技術，與其它封裝技術相比，COB技術價格低廉(僅為同晶片的1/3左右)、節約空間、工 藝成熟。圖IA是第一種傳統的頂部膠(Glop top)保護的COB模塊的結構圖。封裝基板通常由不透明的基材(core material) 4 (目前多用FR4)和導電銅箔5組成。在傳統的COB技術中，通過熱固化膠水2將COB晶片I粘接在封裝基板的基材4上。晶片I通過導電連接線3和基板的導電銅箔5互連。填充劑6用來保護晶片I和導電連接線3。圖IB是另一種結構比較常見的頂部膠保護的COB模塊的結構圖。結構與第一種類似，不同的是，COB晶片I通過熱固化膠水2粘接在封裝基板的導電銅箔5上，而不是粘貼在基材4上。圖2是以第一種頂部膠保護的COB結構為例示意性示出晶片貼裝(die attach)熱固化的示意圖，當晶片I通過熱固化膠水2粘貼在基板上之後、將PCB基板放置在導軌8上，由導軌8運送到熱源7的正下方，通過熱源7熱輻射的方式，對熱固化膠水2進行固化，從而使晶片I被牢固地固定在基板上。COB封裝工藝通常包括晶片貼裝膠(傳統的COB使用的晶片貼裝膠是熱固化膠水)的固化、引線鍵合(實現晶片I和基板的導電銅箔5的金線互聯)、填充劑的固化(Darn&Fill cure，填充劑用於對模塊進行包封保護)以及模塊性能測試這四個步驟，各個步驟所處的溫度和進行的時間具體如表一所示表一
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晶片貼裝膠固化150。。200^
引線鍵合150^0^
填充劑固化IOO0C40^
模塊性能測試25VWs由於傳統的COB結構的晶片貼裝膠被包夾在導電銅箔5或不透明的基材4與晶片I之間，所以晶片貼裝膠只能採用熱固化膠，通過熱固化的方式將晶片I固定在基板上。然而，由表一可以看出，當採用熱固化膠作為晶片貼裝膠時，晶片貼裝膠的熱固化步驟所接受的熱量會很大，比其他步驟接受的熱量大得多，這會對對溫度敏感的晶片和基板造成損壞或不良的影響。例如，載有細微溫度傳感器的晶片，如果在高溫下固化，會對晶片上的溫度傳感器件造成損害。又比如熔點較低的塑料基板，高溫也會使得塑料基板受熱變形，造成損害。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種與傳統的熱固化的晶片貼裝過程相比，所需要的溫度較低、受熱時間較短的晶片貼裝工藝。本發明的目的還在於提出一種新的COB模塊的結構，使得晶片貼裝膠UV固化變成可能，從而降低封裝溫度，減少固化時間，進而減小對晶片和基板造成的不利的影響。為了實現上述目的，根據本發明的實施例採用UV固化膠作為晶片貼裝膠，而COB模塊的PCB採用透明的基材，並且在PCB基材和金屬圖案(導電銅箔)的接觸面加大金屬 圖案(導電銅箔)之間的間隙，使晶片底部可見。在晶片貼裝過程中，使用UV固化膠水，代替原來的熱固化膠水。UV光通過金屬圖案間隙，透過透明的基材，對UV膠進行固化。這樣大大降低了晶片貼裝膠的固化溫度和固化時間。根據本發明的一方面，提供一種COB模塊,包括晶片；紫外光固化膠；基板，包括基材和金屬圖案，其中、晶片通過紫外光固化膠設置在基板的基材上，所述金屬圖案設置在基材的表面上並起導通(導電)作用，所述基材能夠透射紫外光，從基板的與設置晶片的一側相對的另一側上觀察所述COB模塊時，所述 紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙向下露出(即，從下往上觀察，可以透過金屬圖案的間隙看到所述紫外光固化膠的至少一部分)。優選地，所述基材對紫外光的透射率大於等於10%。最佳地，所述基材對紫外光的透射率大於等於95%。所述基材的材料是PE、PVC、PP、PEN或者PET。優選地，紫外光固化膠向下露出的面積佔紫外光固化膠總面積的60%以上。最佳地，紫外光固化膠向下全部露出。所述金屬圖案是導電銅箔。所述COB模塊還包括連接線，用於導通晶片和基板。所述COB模塊還包括填充劑，設置於COB模塊上部，對晶片和連接線起包裹保護作用。根據本發明的另一方面，還提供一種COB模塊的封裝方法，其中，使用能夠透射紫外光的材料形成所述COB模塊的基板的基材，將晶片通過紫外光固化膠設置在基板的基材上，將金屬圖案設置在基材的表面上，並使所述金屬圖案的間隙被設置為使得當從基板的與設置晶片的一側相對的另一側上觀察所述COB模塊時，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙露出；將紫外光源設置在所述COB模塊的基板的與設置晶片的一側相對的另一側上，使紫外光通過所述金屬圖案的間隙照射到紫外光固化膠上，使紫外光固化膠固化。
在紫外 光固化膠固化之後，執行引線鍵合工藝，實現晶片和基板的金屬圖案的互聯。在引線鍵合工藝之後，在COB模塊上塗覆填充劑，然後執行填充劑的固化步驟，使填充劑固化。在填充劑的固化步驟之後，執行模塊性能測試步驟。根據本發明的又一方面，提供一種COB模塊的晶片貼裝膠的紫外固化方法，其中，使用能夠透射紫外光的材料形成所述COB模塊的基板的基材，將晶片通過紫外光固化膠設置在基板的基材上，將金屬圖案設置在基材的表面上，並使所述金屬圖案的間隙被設置為使得當從基板的與設置晶片的一側相對的另一側上觀察所述COB模塊時，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙露出；將紫外光源設置在所述COB模塊的基板的與設置晶片的一側相對的另一側上，使紫外光通過所述金屬圖案的間隙照射到紫外光固化膠上，使紫外光固化膠固化。通過使用本發明的COB模塊的結構及製造方法來進行封裝，大大降低了晶片貼裝膠的固化溫度和固化時間，即使封裝對象是對溫度敏感的晶片和基板，也不會對晶片和基板造成損害。
通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖IA和圖IB是兩種傳統的頂部膠保護的COB模塊的結構圖。圖2是以第一種頂部膠保護的COB結構為例示意性示出顯示晶片貼裝(dieattach )熱固化的示圖。圖3是根據本發明的實施例的COB模塊的結構圖。圖4是根據本發明的實施例的COB模塊的UV固化的示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。圖3是根據本發明的實施例的COB模塊的結構圖，圖4是根據本發明的實施例的COB模塊的紫外(UV)固化的示意圖。為了降低固化的溫度，本發明採用紫外光(UV)來固化，以降低作業溫度和作業時間。如圖3和圖4所示，根據本發明的實施例的COB模塊包括晶片9、UV固化膠水10、起連接作用的連接線11、PCB的基材12、起導通作用的金屬圖案(例如，銅箔)13和填充劑14。與傳統的COB模塊不同，為了能夠採用紫外光固化，本發明的COB模塊採用能夠透射紫外光並且能夠禁受紫外光照射的材料作為PCB的基材12、而不像傳統技術中採用的不透明的材料。例如，本發明可以選用對紫外光的透射率超過10%的材料。具體來說，本發明優選採用主要成分為PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)，PP (聚丙烯)等對紫外光吸收率較低(透射率高)的基材，只要該基材的其它特性也要能夠滿足載板的需求即可。而PET (聚萘二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚對苯二甲酸乙二醇酯)等材料對紫外線波段中的波長較長的波段的吸收率同樣較低，如果此波段的波長與UV膠水的固化要求一致(例如，所使用的UV膠的敏感波長恰好落入該波段)，則也可以採用PET、PEN作為COB的PCB基材12。原則上來說，透射的紫外光只要能夠完成足夠的固化即可，即使透射率有限，可以通過提高光源功率，減小基材厚度等方面來彌補。根據本發明的實施例的COB模塊的PCB基板主要由對紫外光透明的基材12和起導通作用的銅箔13組成。為了降低晶片貼裝膠的固化溫度，本發明採用UV固化膠水作為晶片貼裝膠並利用紫外光固化的方法來實現，如圖3所示，晶片9通過UV固化膠水10貼裝在透明的PCB基材12上，連接線11可以是例如金線，起連通晶片和PCB基板的作用。填充劑14主要用於保護晶片9以及連接線11，對整個COB模塊起包裹保護作用。根據本發明的實施例的晶片貼裝膠固化過程如圖4所示紫外(UV)光源15置於PCB的下方。為了能讓紫外光照射到晶片貼裝膠上，拉大了 PCB底部金屬圖案(銅箔13)的間隙，使得晶片底部的大部分(例如60%)或者全部都露出來，從而UV光可以通過銅箔13的間隙，透過透明的基材12照射到晶片9底部的UV膠10上，從而對UV膠10進行固化，最終使晶片粘貼在PCB基板的基材12上。在本發明作出之前，本領域技術人員通常只會想到利用熱固化膠來將晶片固定在PCB的基材上，退一步說，即使本領域技術人員想到利用紫外光固化來固化晶片貼裝膠，由於PCB基材通常都是不透明材料且面積較大，如果UV光源設置在基板下方(與基板的設置晶片的一側相對的一側)，則基板(基材或導電銅箔)會遮擋幾乎所有紫外光，因此本領域技術人員最多只能想到將UV光源設置在晶片的上部。然而在這種情況下，UV光仍然會被晶片遮擋住大部分，UV光源只能直接照射到晶片兩邊多餘的膠水，使其固化，接著通過晶片兩邊的膠水的固化反應，緩慢影響在晶片正下方的膠水，使其固化。這種固化方式存在明顯的缺陷(1)晶片底下的膠水由於無法直接照到UV光，固化容易不充分，晶片面積會受到限制；(2)必須保證晶片兩邊有一定面積的膠水溢出，增加工藝控制難度，成本浪費。而且UV光直射在晶片上，可能會對個別晶片造成一定的損傷。而本發明的發明人通過創造性的勞動，首先想到採用對UV光透明的材料作為PCB的基材，將UV光源與晶片設置在PCB的兩側(也是設置在晶片貼裝膠的兩側)，然後再使PCB底部金屬圖案(銅箔13)的間隙變大，使得晶片底部的UV膠露出來，從而UV光可以通 過銅箔13的間隙，然後透過透明的基材12直接照射到晶片9底部的UV膠10上，這樣UV光的能量沒有受到損失，晶片底部膠水固化完全，固化時間短。同時紫外光也不會直射到晶片上，不會對晶片造成損害。如表二所示，採用UV固化膠的晶片貼裝固化步驟所處的溫度和所需的時間大大減小，從而大大減小了固化步驟所接受的熱量，最終避免了對晶片和基板造成損害或不良的影響，同時採用UV固化也降低了固化時間(採用UV固化的時間小於60秒，而採用熱固化大約需要200秒)。表二
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晶片貼裝膠固化 < IOO0C< 60s
權利要求
1.一種COB模塊，包括-H-* I I 心片； 紫外光固化膠； 基板，包括基材和設置在基材表面的金屬圖案，晶片通過紫外光固化膠設置在基板的基材上方， 其中，所述基材能夠透射紫外光，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙向下露出。
2.根據權利要求I所述的COB模塊，其中， 所述基材對紫外光的透射率大於等於10%。
3.根據權利要求2所述的COB模塊，其中， 所述基材對紫外光的透射率大於等於95%。
4.根據權利要求I所述的COB模塊，其中， 所述基材的材料是聚乙烯、PVC, PP、PEN或者PET。
5.根據權利要求I所述的COB模塊，其中， 紫外光固化膠向下露出的面積佔紫外光固化膠總面積的60%以上。
6.根據權利要求5所述的COB模塊，其中， 紫外光固化膠向下全部露出。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的COB模塊，所述COB模塊還包括 連接線，用於導通晶片和基板。
8.根據權利要求1-5中任一項所述的COB模塊，所述COB模塊還包括 填充劑，設置於COB模塊上部，對晶片和連接線起包裹保護作用。
9.一種COB模塊的晶片貼裝膠的紫外固化方法，其中， 將紫外光源設置在權利要求1-7中任一項所述COB模塊的基板的下方，使紫外光通過所述金屬圖案的間隙照射到紫外光固化膠上，從而使紫外光固化膠固化。
10.一種COB模塊的製造方法，其中， 使用能夠透射紫外光的材料形成所述COB模塊的基板的基材，將晶片通過紫外光固化膠設置在基板的基材上方，將金屬圖案設置在基材的下表面，將所述金屬圖案的間隙設置為使得所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙向下露出； 將紫外光源設置在所述COB模塊的基板的下方，使紫外光通過所述金屬圖案的間隙照射到紫外光固化膠上，使紫外光固化膠固化。
11.根據權利要求10所述的COB模塊的製造方法，其中， 在紫外光固化膠固化之後，執行引線鍵合工藝，實現晶片和基板的金屬圖案的互聯。
12.根據權利要求11所述的COB模塊的製造方法，其中， 在引線鍵合工藝之後，在COB模塊上塗覆填充劑，然後執行填充劑的固化步驟，使填充齊_化。
13.根據權利要求12所述的COB模塊的製造方法，其中， 在填充劑的固化步驟之後，執行模塊性能測試步驟。
全文摘要
本發明公開了一種COB模塊及其製造方法。所述COB模塊，包括晶片；紫外光固化膠；基板，包括基材和金屬圖案，其中，晶片通過紫外光固化膠安裝在基板的基材上，金屬圖案設置在基材的表面上並起導通作用，基材能夠透射紫外光，從基板的與設置晶片的一側相對的另一側上觀察所述COB模塊時，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過所述金屬圖案的間隙露出。將紫外光源設置在所述COB模塊的基板的與設置晶片的一側相對的另一側上，使紫外光通過所述金屬圖案的間隙照射到紫外光固化膠上，使紫外光固化膠固化。採用本發明的COB結構及製造方法後，降低了晶片貼裝膠的固化溫度和固化時間，不會對溫度敏感型的晶片和基板造成損害。
文檔編號H01L23/31GK102751257SQ20111010683
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者顧立群 申請人:三星半導體(中國)研究開發有限公司, 三星電子株式會社