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日志

COB 封装如何选对锡膏?5 大核心要素带你解析

已有 76 次阅读2025-4-10 15:51 |个人分类:锡膏行业

 



在 COB(Chip on Board)封装工艺中,锡膏作为芯片与基板之间的 “桥梁”,其选型直接决定了焊点可靠性、生产良率及器件在复杂环境中的使用寿命。COB 封装凭借高密度集成优势,广泛应用于 LED 照明(如户外大屏、汽车大灯)、汽车电子(传感器模块、仪表盘)、消费电子(智能手表、无线耳机)等领域,这些场景对焊接材料的耐温性、精度、抗振性提出了差异化需求。企业该如何在琳琅满目的锡膏产品中找到最优解?关键在于从应用场景、焊接温度、颗粒精度、助焊剂特性、可靠性成本五个维度构建系统化选型逻辑。



 



1、锚定场景需求:不同领域的核心性能诉求



COB 封装的应用场景决定了锡膏的核心性能方向。在 LED 照明与显示领域,长期点亮产生的高温与紫外线照射,要求焊点具备低热阻(导热率>50W/m・K)和抗老化能力,避免因焊点氧化导致的光衰或死灯;汽车电子中的传感器模块,需在 - 40℃~125℃宽温域及 50G 振动环境下稳定工作,焊点抗疲劳性能成为关键;而可穿戴设备的紧凑空间内,0.2mm 以下超细焊盘与柔性基板的精密连接,对锡膏的印刷精度与低热损伤特性提出了极高要求。明确场景痛点,是选型的第一步。



 



2、焊接温度:在芯片耐温与工艺兼容间精准取舍



焊接温度的选择以芯片耐温极限为基准。对于耐温≤150℃的常规硅芯片,低温锡膏(熔点 138℃,如 SnBi 合金)是首选,其 180-190℃的焊接峰值可避免高温对芯片钝化层的损伤 —— 某 LED 厂商曾因使用中温锡膏导致芯片漏电率上升,正是由于峰值温度超过芯片耐温阈值。而碳化硅等高温功率器件(耐温≥200℃),则需中温(170℃,SnAgBi)或高温锡膏(217℃,SnAgCu),配合陶瓷基板确保焊点在 150℃长期运行时的结构稳定。多芯片混装场景中,需遵循 “后焊温度高于前焊熔点 30℃” 原则,防止先焊焊点重熔塌陷,保障工艺兼容性。



 



3、颗粒度精度:从焊盘尺寸到印刷工艺的全链路适配



锡膏金属粉末的颗粒度直接影响超细焊盘的成型质量。常规 COB 工艺(引脚间距≥0.5mm)可选用 T5 级(15-25μm)粉末,其均匀的颗粒分布(D50=20±2μm)能有效避免粗颗粒堵网(粗颗粒占比每增加 1%,网板堵塞频率提升 3 倍);而 Mini LED 等精密封装(引脚间距 0.2-0.3mm),则需 T6 级(5-15μm)甚至 T7 级(2-11μm)粉末,配合激光印刷或针转移技术,实现 70μm 焊盘的精准成型。针对柔性基板,低黏度配方(80-100Pa・s)可减少印刷压力导致的基板变形,确保焊点高度均匀性>95%,避免因应力集中引发的焊点开裂。



 



4、助焊剂特性:适配后处理工艺与复杂环境



助焊剂的选择需兼顾活性、残留控制与环境耐受性。70% 以上的 COB 封装采用免清洗工艺,松香基助焊剂因残留物表面绝缘电阻>10^13Ω,成为首选,可避免 LED 芯片引脚被助焊剂残留腐蚀;在高湿高盐的户外照明场景,低卤素配方(卤素含量<500ppm)配合纳米抗氧化剂,能将焊点在 85℃/85% RH 环境下的绝缘电阻下降幅度控制在 10% 以内,显著延长器件寿命;对于镀金基板的精密焊接,氮气保护(氧含量<50ppm)搭配低活性助焊剂,可将焊点氧化率降至 0.3% 以下,减少脆性金锡化合物生成,提升连接可靠性。



 



5、可靠性与成本:短期良率与长期寿命的平衡艺术



锡膏选型需在成本与性能间找到最优解。普通 LED 球泡灯等低端产品,可选择性价比高的 SnZn 系锡膏(成本较 SnAgCu 低 30%),并通过硅胶灌封弥补耐温不足;而汽车 ADAS 摄像头等高端应用,需采用 SnAgBi 改良型合金(成本高 20%),其 35MPa 的焊点剪切强度(较常规锡膏高 40%)及 AEC-Q200 认证,能有效规避焊点失效导致的传感器误报风险。此外,存储与使用细节不容忽视:0-10℃冷藏保存、开封后 24 小时内用完,可避免助焊剂吸湿导致的焊点空洞率上升(湿度>60% 时空洞率增加 2 倍),从细节处保障良率。



 



锡膏选择是一个从需求解构到量产验证的闭环管理过程。系统化选型需遵循 “需求拆解 — 小样验证 — 量产优化” 三步法。



首先,结合封装类型、芯片耐温、焊盘尺寸等参数形成选型清单。其次,通过 3D SPI 检测印刷精度(0.2mm 焊盘成型合格率>98%),并进行高温老化、振动测试等可靠性验证。最后,根据量产反馈调整配方,例如 Mini LED COB 添加 1% 纳米银线,提升焊点导热率 15%,降低芯片结温 5℃,实现性能迭代。



 



COB 封装的锡膏选型,本质是材料特性与应用场景的深度匹配。从 LED 照明的耐候性设计到汽车电子的宽温抗振要求,从精密印刷的颗粒度控制到助焊剂的环境适配,每一个决策都需以数据为支撑,以测试为验证。


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