專利名稱：Cob模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種COB模塊及其制造方法，尤其涉及一種采用紫外固化膠的COB模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
板上芯片(Chip On Board, COB)封裝工藝過(guò)程首先是在基板(例如，印刷線路板)表面用導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹(shù)脂)覆蓋芯片安放點(diǎn)，然后將芯片直接安放(貼裝)在基底表面，熱處理至芯片牢固地固定在基板為止，隨后再用引線鍵合的方法在芯片和基板之間直接建立電氣連接、并用樹(shù)脂覆蓋以確?？煽啃?。COB是最簡(jiǎn)單的裸芯片貼裝技術(shù)，與其它封裝技術(shù)相比，COB技術(shù)價(jià)格低廉(僅為同芯片的1/3左右)、節(jié)約空間、工 藝成熟。圖IA是第一種傳統(tǒng)的頂部膠(Glop top)保護(hù)的COB模塊的結(jié)構(gòu)圖。封裝基板通常由不透明的基材(core material) 4 (目前多用FR4)和導(dǎo)電銅箔5組成。在傳統(tǒng)的COB技術(shù)中，通過(guò)熱固化膠水2將COB芯片I粘接在封裝基板的基材4上。芯片I通過(guò)導(dǎo)電連接線3和基板的導(dǎo)電銅箔5互連。填充劑6用來(lái)保護(hù)芯片I和導(dǎo)電連接線3。圖IB是另一種結(jié)構(gòu)比較常見(jiàn)的頂部膠保護(hù)的COB模塊的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)與第一種類似，不同的是，COB芯片I通過(guò)熱固化膠水2粘接在封裝基板的導(dǎo)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(hù)的COB結(jié)構(gòu)為例示意性示出芯片貼裝(die attach)熱固化的示意圖，當(dāng)芯片I通過(guò)熱固化膠水2粘貼在基板上之后、將PCB基板放置在導(dǎo)軌8上，由導(dǎo)軌8運(yùn)送到熱源7的正下方，通過(guò)熱源7熱輻射的方式，對(duì)熱固化膠水2進(jìn)行固化，從而使芯片I被牢固地固定在基板上。COB封裝工藝通常包括芯片貼裝膠(傳統(tǒng)的COB使用的芯片貼裝膠是熱固化膠水)的固化、引線鍵合(實(shí)現(xiàn)芯片I和基板的導(dǎo)電銅箔5的金線互聯(lián))、填充劑的固化(Darn&Fill cure，填充劑用于對(duì)模塊進(jìn)行包封保護(hù))以及模塊性能測(cè)試這四個(gè)步驟，各個(gè)步驟所處的溫度和進(jìn)行的時(shí)間具體如表一所示表一
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芯片貼裝膠固化150。。200^
引線鍵合150^0^
填充劑固化IOO0C40^
模塊性能測(cè)試25VWs由于傳統(tǒng)的COB結(jié)構(gòu)的芯片貼裝膠被包夾在導(dǎo)電銅箔5或不透明的基材4與芯片I之間，所以芯片貼裝膠只能采用熱固化膠，通過(guò)熱固化的方式將芯片I固定在基板上。然而，由表一可以看出，當(dāng)采用熱固化膠作為芯片貼裝膠時(shí)，芯片貼裝膠的熱固化步驟所接受的熱量會(huì)很大，比其他步驟接受的熱量大得多，這會(huì)對(duì)對(duì)溫度敏感的芯片和基板造成損壞或不良的影響。例如，載有細(xì)微溫度傳感器的芯片，如果在高溫下固化，會(huì)對(duì)芯片上的溫度傳感器件造成損害。又比如熔點(diǎn)較低的塑料基板，高溫也會(huì)使得塑料基板受熱變形，造成損害。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種與傳統(tǒng)的熱固化的芯片貼裝過(guò)程相比，所需要的溫度較低、受熱時(shí)間較短的芯片貼裝工藝。本發(fā)明的目的還在于提出一種新的COB模塊的結(jié)構(gòu)，使得芯片貼裝膠UV固化變成可能，從而降低封裝溫度，減少固化時(shí)間，進(jìn)而減小對(duì)芯片和基板造成的不利的影響。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例采用UV固化膠作為芯片貼裝膠，而COB模塊的PCB采用透明的基材，并且在PCB基材和金屬圖案(導(dǎo)電銅箔)的接觸面加大金屬 圖案(導(dǎo)電銅箔)之間的間隙，使芯片底部可見(jiàn)。在芯片貼裝過(guò)程中，使用UV固化膠水，代替原來(lái)的熱固化膠水。UV光通過(guò)金屬圖案間隙，透過(guò)透明的基材，對(duì)UV膠進(jìn)行固化。這樣大大降低了芯片貼裝膠的固化溫度和固化時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種COB模塊,包括芯片；紫外光固化膠；基板，包括基材和金屬圖案，其中、芯片通過(guò)紫外光固化膠設(shè)置在基板的基材上，所述金屬圖案設(shè)置在基材的表面上并起導(dǎo)通(導(dǎo)電)作用，所述基材能夠透射紫外光，從基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上觀察所述COB模塊時(shí)，所述 紫外光固化膠的至少一部分能夠通過(guò)所述金屬圖案的間隙向下露出(即，從下往上觀察，可以透過(guò)金屬圖案的間隙看到所述紫外光固化膠的至少一部分)。優(yōu)選地，所述基材對(duì)紫外光的透射率大于等于10%。最佳地，所述基材對(duì)紫外光的透射率大于等于95%。所述基材的材料是PE、PVC、PP、PEN或者PET。優(yōu)選地，紫外光固化膠向下露出的面積占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(dǎo)電銅箔。所述COB模塊還包括連接線，用于導(dǎo)通芯片和基板。所述COB模塊還包括填充劑，設(shè)置于COB模塊上部，對(duì)芯片和連接線起包裹保護(hù)作用。根據(jù)本發(fā)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，將芯片通過(guò)紫外光固化膠設(shè)置在基板的基材上，將金屬圖案設(shè)置在基材的表面上，并使所述金屬圖案的間隙被設(shè)置為使得當(dāng)從基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上觀察所述COB模塊時(shí)，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過(guò)所述金屬圖案的間隙露出；將紫外光源設(shè)置在所述COB模塊的基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上，使紫外光通過(guò)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 光固化膠固化之后，執(zhí)行引線鍵合工藝，實(shí)現(xiàn)芯片和基板的金屬圖案的互聯(lián)。在引線鍵合工藝之后，在COB模塊上涂覆填充劑，然后執(zhí)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后，執(zhí)行模塊性能測(cè)試步驟。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種COB模塊的芯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，將芯片通過(guò)紫外光固化膠設(shè)置在基板的基材上，將金屬圖案設(shè)置在基材的表面上，并使所述金屬圖案的間隙被設(shè)置為使得當(dāng)從基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上觀察所述COB模塊時(shí)，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過(guò)所述金屬圖案的間隙露出；將紫外光源設(shè)置在所述COB模塊的基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上，使紫外光通過(guò)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(guò)使用本發(fā)明的COB模塊的結(jié)構(gòu)及制造方法來(lái)進(jìn)行封裝，大大降低了芯片貼裝膠的固化溫度和固化時(shí)間，即使封裝對(duì)象是對(duì)溫度敏感的芯片和基板，也不會(huì)對(duì)芯片和基板造成損害。


通過(guò)下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖IA和圖IB是兩種傳統(tǒng)的頂部膠保護(hù)的COB模塊的結(jié)構(gòu)圖。圖2是以第一種頂部膠保護(hù)的COB結(jié)構(gòu)為例示意性示出顯示芯片貼裝(dieattach )熱固化的示圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的COB模塊的結(jié)構(gòu)圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的COB模塊的UV固化的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的COB模塊的結(jié)構(gòu)圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(fā)明采用紫外光(UV)來(lái)固化，以降低作業(yè)溫度和作業(yè)時(shí)間。如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的COB模塊包括芯片9、UV固化膠水10、起連接作用的連接線11、PCB的基材12、起導(dǎo)通作用的金屬圖案(例如，銅箔)13和填充劑14。與傳統(tǒng)的COB模塊不同，為了能夠采用紫外光固化，本發(fā)明的COB模塊采用能夠透射紫外光并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(tǒng)技術(shù)中采用的不透明的材料。例如，本發(fā)明可以選用對(duì)紫外光的透射率超過(guò)10%的材料。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明優(yōu)選采用主要成分為PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)，PP (聚丙烯)等對(duì)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯)等材料對(duì)紫外線波段中的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波段的吸收率同樣較低，如果此波段的波長(zhǎng)與UV膠水的固化要求一致(例如，所使用的UV膠的敏感波長(zhǎng)恰好落入該波段)，則也可以采用PET、PEN作為COB的PCB基材12。原則上來(lái)說(shuō)，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(guò)提高光源功率，減小基材厚度等方面來(lái)彌補(bǔ)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的COB模塊的PCB基板主要由對(duì)紫外光透明的基材12和起導(dǎo)通作用的銅箔13組成。為了降低芯片貼裝膠的固化溫度，本發(fā)明采用UV固化膠水作為芯片貼裝膠并利用紫外光固化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示，芯片9通過(guò)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，起連通芯片和PCB基板的作用。填充劑14主要用于保護(hù)芯片9以及連接線11，對(duì)整個(gè)COB模塊起包裹保護(hù)作用。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的芯片貼裝膠固化過(guò)程如圖4所示紫外(UV)光源15置于PCB的下方。為了能讓紫外光照射到芯片貼裝膠上，拉大了 PCB底部金屬圖案(銅箔13)的間隙，使得芯片底部的大部分(例如60%)或者全部都露出來(lái)，從而UV光可以通過(guò)銅箔13的間隙，透過(guò)透明的基材12照射到芯片9底部的UV膠10上，從而對(duì)UV膠10進(jìn)行固化，最終使芯片粘貼在PCB基板的基材12上。在本發(fā)明作出之前，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常只會(huì)想到利用熱固化膠來(lái)將芯片固定在PCB的基材上，退一步說(shuō)，即使本領(lǐng)域技術(shù)人員想到利用紫外光固化來(lái)固化芯片貼裝膠，由于PCB基材通常都是不透明材料且面積較大，如果UV光源設(shè)置在基板下方(與基板的設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的一側(cè))，則基板(基材或?qū)щ娿~箔)會(huì)遮擋幾乎所有紫外光，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員最多只能想到將UV光源設(shè)置在芯片的上部。然而在這種情況下，UV光仍然會(huì)被芯片遮擋住大部分，UV光源只能直接照射到芯片兩邊多余的膠水，使其固化，接著通過(guò)芯片兩邊的膠水的固化反應(yīng)，緩慢影響在芯片正下方的膠水，使其固化。這種固化方式存在明顯的缺陷(1)芯片底下的膠水由于無(wú)法直接照到UV光，固化容易不充分，芯片面積會(huì)受到限制；(2)必須保證芯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(fèi)。而且UV光直射在芯片上，可能會(huì)對(duì)個(gè)別芯片造成一定的損傷。而本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，首先想到采用對(duì)UV光透明的材料作為PCB的基材，將UV光源與芯片設(shè)置在PCB的兩側(cè)(也是設(shè)置在芯片貼裝膠的兩側(cè))，然后再使PCB底部金屬圖案(銅箔13)的間隙變大，使得芯片底部的UV膠露出來(lái)，從而UV光可以通 過(guò)銅箔13的間隙，然后透過(guò)透明的基材12直接照射到芯片9底部的UV膠10上，這樣UV光的能量沒(méi)有受到損失，芯片底部膠水固化完全，固化時(shí)間短。同時(shí)紫外光也不會(huì)直射到芯片上，不會(huì)對(duì)芯片造成損害。如表二所示，采用UV固化膠的芯片貼裝固化步驟所處的溫度和所需的時(shí)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(duì)芯片和基板造成損害或不良的影響，同時(shí)采用UV固化也降低了固化時(shí)間(采用UV固化的時(shí)間小于60秒，而采用熱固化大約需要200秒)。表二
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芯片貼裝膠固化 < IOO0C< 60s
權(quán)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(shè)置在基材表面的金屬圖案，芯片通過(guò)紫外光固化膠設(shè)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(guò)所述金屬圖案的間隙向下露出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的COB模塊，其中， 所述基材對(duì)紫外光的透射率大于等于10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的COB模塊，其中， 所述基材對(duì)紫外光的透射率大于等于95%。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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占紫外光固化膠總面積的60%以上。
6.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的COB模塊，所述COB模塊還包括 連接線，用于導(dǎo)通芯片和基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的COB模塊，所述COB模塊還包括 填充劑，設(shè)置于COB模塊上部，對(duì)芯片和連接線起包裹保護(hù)作用。
9.一種COB模塊的芯片貼裝膠的紫外固化方法，其中， 將紫外光源設(shè)置在權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述COB模塊的基板的下方，使紫外光通過(guò)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模塊的制造方法，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，將芯片通過(guò)紫外光固化膠設(shè)置在基板的基材上方，將金屬圖案設(shè)置在基材的下表面，將所述金屬圖案的間隙設(shè)置為使得所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過(guò)所述金屬圖案的間隙向下露出； 將紫外光源設(shè)置在所述COB模塊的基板的下方，使紫外光通過(guò)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(jù)權(quán)利要求10所述的COB模塊的制造方法，其中， 在紫外光固化膠固化之后，執(zhí)行引線鍵合工藝，實(shí)現(xiàn)芯片和基板的金屬圖案的互聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的COB模塊的制造方法，其中， 在引線鍵合工藝之后，在COB模塊上涂覆填充劑，然后執(zhí)行填充劑的固化步驟，使填充齊_化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的COB模塊的制造方法，其中， 在填充劑的固化步驟之后，執(zhí)行模塊性能測(cè)試步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種COB模塊及其制造方法。所述COB模塊，包括芯片；紫外光固化膠；基板，包括基材和金屬圖案，其中，芯片通過(guò)紫外光固化膠安裝在基板的基材上，金屬圖案設(shè)置在基材的表面上并起導(dǎo)通作用，基材能夠透射紫外光，從基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上觀察所述COB模塊時(shí)，所述紫外光固化膠的至少一部分能夠通過(guò)所述金屬圖案的間隙露出。將紫外光源設(shè)置在所述COB模塊的基板的與設(shè)置芯片的一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)上，使紫外光通過(guò)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。采用本發(fā)明的COB結(jié)構(gòu)及制造方法后，降低了芯片貼裝膠的固化溫度和固化時(shí)間，不會(huì)對(duì)溫度敏感型的芯片和基板造成損害。
文檔編號(hào)H01L23/31GK102751257SQ20111010683
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者顧立群 申請(qǐng)人:三星半導(dǎo)體(中國(guó))研究開(kāi)發(fā)有限公司, 三星電子株式會(huì)社