1. 核心定义与作用
高精度COB贴片载具是一种专门用于在COB工艺中,固定PCB板以确保芯片贴装机(Die Bonder) 能够以微米级精度将裸芯片(Die)拾取并放置到PCB指定焊盘上的专用工装。
它的核心作用有三个:
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精准定位:为PCB提供无可移动的精确基准。
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极致平整:消除PCB的任何微小翘曲,确保贴装高度一致。
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绝对稳定:在高速运动下抑制振动,防止贴片过程中出现任何位移。
2. 为什么需要如此高的精度?
COB贴片是后续 wire bonding(引线键合)的基础,其精度直接决定了最终产品的良率和性能。
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贴装精度:通常要求在 ±15µm 至 ±25µm 甚至更高。这意味着芯片必须被精准地放置在PCB焊盘中心,偏移不能超过一根头发丝直径的一半。
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贴装压力与高度:芯片粘贴胶水的厚度通常只有十几到几十微米。如果PCB不平,会导致各芯片粘接胶厚不均,影响散热和可靠性。
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视觉对焦:贴片机的视觉系统需要同时清晰识别PCB上的Mark点(基准点)和芯片上的特征。只有绝对平整的平面才能实现最佳对焦。
3. 载具的关键设计特征与要求
一个高精度COB贴片载具的设计和制造是精密机械工程的体现。
特征维度 |
要求与说明 |
材料选择 |
低膨胀系数、高稳定性、高导热/绝缘性。常用:
• 殷钢:顶级选择。热膨胀系数极低,几乎不受温度变化影响,保证长期精度,但成本极高。
• 合成石:主流选择。如PA/PO系列,隔热性好、防静电、重量轻、机加工性能优异,综合性价比高。
• 高性能铝合金:经特殊热处理(去应力)后,稳定性较好,轻便导热,用于精度稍低的场合。 |
真空系统设计 |
精细化、分区化。
• 微孔设计:吸附孔更小更密集,避免吸力导致薄板变形,同时提供均匀强大的吸附力。
• 分区控制:对于大尺寸PCB,载具可能设计有独立可控的真空区域。可以只激活有PCB区域的真空,节约能耗,并针对PCB翘曲区域进行强力吸附。 |
定位方式 |
无应力、高重复精度。
• 精密定位销:使用陶瓷销或淬硬钢销,耐磨且不易变形。销与PCB定位孔的配合公差极其严格。
• 边缘夹持:通常采用无抬升式柔性夹钳,先由夹钳进行粗定位和预固定,再由真空吸附拉平,避免机械夹持引入应力导致变形。 |
热管理 |
可选集成加热功能。
• 加热板集成:载具内部可嵌入加热板和温度传感器,用于对PCB预热,使芯片粘贴胶(银胶、绝缘胶)在贴片后达到半固化状态,防止芯片在移动过程中漂移。温度控制需非常均匀。 |
轻量化与刚性 |
在保证刚性前提下尽可能轻。载具需要被高速搬运,轻量化设计可减少设备负载和提高生产效率,但必须确保其结构刚性不变形。 |
防静电与防污染 |
ESD保护:材料本身防静电或表面有防静电涂层,防止击穿敏感芯片。
易于清洁:表面光滑,无死角,易于清理溢出的胶水和灰尘。 |
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