一种COB封装装置的制作方法

本技术涉及半导体封装的领域，尤其是涉及一种cob封装装置。

背景技术：

1、cob（chip on board）封装技术将裸芯片直接贴装于基板表面并通过固晶胶层实现芯片与基板的机械连接与热传导，已成为led照明与显示领域的主流封装方案。固晶工序是cob封装的核心环节——通过固晶吸嘴将芯片压向涂有胶水的基板，胶水在挤压过程中形成连接芯片与基板的胶层（bond line thickness, blt），该胶层的厚度直接决定器件的散热性能与长期可靠性。目前，现有cob固晶设备普遍采用“预设参数+固定执行”的开环控制模式：设备根据胶水型号与芯片规格预设吸嘴下降速度、保压压力与保压时间，贴装过程中吸嘴按照预设参数完成下降、挤压、保压、抬起的全流程，贴装完成后通过离线抽检方式测量部分样品的blt以评估批次质量。在该控制模式下，行业普遍将“blt全域均匀”作为固晶工艺的核心质量评价指标，主流设备厂商的技术文档与行业标准均明确要求胶层厚度在全域范围内保持一致。已有封装方法也均以“确保胶层厚度均匀”为技术目标，通过胶水自流平、模压成型等手段追求blt的一致性。

2、然而，上述现有技术存在以下根本性缺陷：其一，blt仅作为工序后的抽检指标而非实时控制变量，固晶参数完全依赖经验预设，无法响应每颗芯片贴装过程中胶水实际流动状态的动态变化，导致blt批次离散度高达±15%，严重制约产品一致性；其二，现有控制逻辑将芯片视为刚性整体施加均匀压力，追求全域blt一致，但这一做法忽视了芯片不同区域对胶层厚度的差异化功能需求——芯片发热核心区需要薄胶层以降低热阻、提升散热效率，而芯片边缘应力区需要厚胶层以缓冲热循环应力、防止界面分层——行业通行的“均匀厚度”追求实际上无法同时满足导热与抗应力的双重需求；其三，固晶过程中的胶水挤压是一个动态流体过程，挤压速度、压力与时间共同决定最终的blt分布，但现有设备对此动态过程缺乏实时感知与主动调控能力，完全依赖固定参数的经验设定。

3、为解决上述问题，本技术提供一种cob封装装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提供一种cob封装装置，采用如下的技术方案：

2、一种cob封装装置，包括数据获取模块、目标设定模块、厚度检测模块、动态辨识模块、参数调控模块和校验模块，所述数据获取模块、目标设定模块、厚度检测模块、动态辨识模块、参数调控模块和校验模块之间通信连接；

3、所述数据获取模块，用于获取当前批次芯片的热分布与热应力参数，以及当前批次胶水的流变参数；

4、所述目标设定模块，用于根据所述热分布与热应力参数，设定每颗芯片中心发热区的第一目标胶层厚度和边缘应力区的第二目标胶层厚度，所述第一目标胶层厚度小于所述第二目标胶层厚度；

5、所述厚度检测模块，包括集成于固晶吸嘴上的光谱共焦测厚单元，用于在所述固晶吸嘴带动芯片向基板下降的过程中，以不低于1khz的采样频率，实时采集芯片与基板之间多个采样点的实时胶层厚度数据；

6、所述动态辨识模块，用于根据各采样点的实时胶层厚度数据计算胶层厚度的实时变化率，并结合所述流变参数辨识当前挤压状态下的胶水等效粘度；

7、所述参数调控模块，与固晶吸嘴的控制端连接，用于根据所述等效粘度、实时胶层厚度数据以及对应的目标胶层厚度，实时调整固晶吸嘴的下降速度与保压压力，并根据各采样点的实时胶层厚度与对应目标胶层厚度的比较结果动态确定保压终止时刻，使各采样点的实时胶层厚度分别趋近对应的目标胶层厚度；

8、所述校验模块，用于在固晶吸嘴完成保压并抬起后，控制所述光谱共焦测厚单元采集芯片全域的最终胶层厚度数据；当任一区域的最终胶层厚度与对应目标胶层厚度的偏差超过预设阈值时，在胶水固化前对偏差区域进行厚度微调。

9、优选的，所述数据获取模块获取的热分布与热应力参数包括：芯片的功率等级、芯片发热核心区的位置与范围、基板材料与芯片材料的热膨胀系数差值。

10、优选的，所述目标设定模块设定差异化目标胶层厚度的方式具体为：

11、将芯片发热核心区设为中心发热区，将芯片边缘热应力集中区设为边缘应力区，在中心发热区与边缘应力区之间设置渐变过渡区；

12、将中心发热区的第一目标胶层厚度设定为30μm～50μm，将边缘应力区的第二目标胶层厚度设定为70μm～100μm，渐变过渡区的目标胶层厚度从第一目标胶层厚度平滑递增至第二目标胶层厚度。

13、优选的，所述光谱共焦测厚单元包括1个中心探头和多个边缘探头；

14、所述中心探头设置于固晶吸嘴的中心轴线上，用于采集芯片中心点的实时胶层厚度数据；

15、所述多个边缘探头环绕均布于固晶吸嘴的外周，用于采集芯片边缘多个采样点的实时胶层厚度数据；

16、各探头的测量光轴均与固晶吸嘴的中心轴线平行，且各探头的测量端面高于固晶吸嘴的吸附端面。

17、优选的，所述边缘探头的数量为3个或4个。

18、优选的，所述动态辨识模块辨识胶水等效粘度的方式具体为：

19、根据各采样点的实时胶层厚度数据随时间的变化曲线，计算对应采样点的胶层厚度变化率；

20、结合所述流变参数中的胶水初始粘度与触变性参数，通过流体挤压流动模型反推当前挤压状态下的胶水等效粘度。

21、优选的，所述参数调控模块调整固晶吸嘴参数的规则具体为：

22、当所述胶水等效粘度高于预设粘度阈值时，降低固晶吸嘴的下降速度并增大保压压力；

23、当所述胶水等效粘度低于预设粘度阈值时，提高固晶吸嘴的下降速度并减小保压压力；

24、当所述胶水等效粘度等于所述预设粘度阈值时，维持当前下降速度与保压压力不变。

25、优选的，所述参数调控模块还用于分阶段控制挤压过程：

26、挤压初期，控制固晶吸嘴以第一下降速度下降，使芯片中心发热区的实时胶层厚度趋近所述第一目标胶层厚度；

27、挤压中后期，控制固晶吸嘴以第二下降速度下降并维持保压压力，所述第二下降速度小于所述第一下降速度，使胶水从中心向边缘流动，使芯片边缘应力区的实时胶层厚度趋近所述第二目标胶层厚度；

28、当中心发热区的实时胶层厚度达到所述第一目标胶层厚度、且边缘应力区的实时胶层厚度未达到所述第二目标胶层厚度时，减小保压压力并维持固晶吸嘴的位置不变，使边缘区域胶水在毛细作用下继续填充至所述第二目标胶层厚度。

29、优选的，所述校验模块进行厚度微调的方式具体为：

30、当中心发热区的最终胶层厚度大于所述第一目标胶层厚度且偏差超过所述预设阈值时，控制固晶吸嘴对芯片中心区域施加瞬时点压；

31、当边缘应力区的最终胶层厚度小于所述第二目标胶层厚度且偏差超过所述预设阈值时，控制微量补胶装置在芯片边缘区域补充胶水。

32、优选的，还包括数据输出模块，与所述校验模块通信连接，用于将每颗芯片的最终胶层厚度全域分布数据输出至下游点胶设备，以供所述下游点胶设备根据所述最终胶层厚度全域分布数据动态调整对应区域的点胶量。

33、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

34、1.实现了固晶工序胶层厚度的实时闭环控制，提升了批次一致性；本技术通过在固晶吸嘴集成光谱共焦测厚单元，以不低于1khz的高采样频率实时采集芯片与基板之间多个采样点的胶层厚度动态变化数据，将blt从现有技术中仅作为事后抽检指标升级为实时控制变量。动态辨识模块根据实时胶层厚度变化率结合胶水流变参数在线辨识等效粘度，参数调控模块据此动态调整吸嘴的下降速度和保压压力，形成“实时采集—动态辨识—参数调控”的完整闭环控制链路，使每颗芯片在贴装过程中均能根据胶水的实际流动状态获得适配的工艺参数，有效降低了因胶水批次差异、基板平整度偏差等物料波动导致的blt离散度，显著提升了批次产品的一致性。

35、2.通过差异化胶层厚度主动调控，兼顾了芯片的散热性能与抗应力可靠性；本技术打破了行业内长期存在的blt均匀最优的技术偏见。目标设定模块根据芯片的热分布与热应力参数，为芯片中心发热区设定较低的目标胶层厚度、为边缘应力区设定较高的目标胶层厚度，主动实现“中心薄、边缘厚”的差异化胶层厚度分布。中心薄胶层缩短了热量从芯片到基板的传导路径，有效降低了芯片结温，提升了散热效率；边缘厚胶层增大了应力缓冲区域的胶体体积，有效分散和吸收了热循环过程中因芯片与基板材料热膨胀系数失配产生的界面剪切应力，降低了分层失效风险。上述差异化控制使同一颗芯片的不同区域分别获得了适配其功能需求的胶层厚度，从封装源头兼顾了导热与抗应力的双重需求。

36、3.实现了对物料波动的自适应补偿，提升了工艺鲁棒性；本技术通过在固晶过程中实时辨识胶水等效粘度并基于粘度反馈动态调整吸嘴参数，实现了对不同批次胶水粘度差异、基板平整度偏差、芯片厚度离散性等物料波动的自动适配。当胶水等效粘度偏高（流动性不足）时，系统自动降低吸嘴下降速度并增大保压压力以补偿排胶困难；当胶水等效粘度偏低（流动性过好）时，系统自动提高吸嘴下降速度并减小保压压力以避免胶层过薄。整个调控过程无需人工干预，显著提升了工艺对不同物料状态的适应能力，降低了因物料波动导致的参数反复调试成本。

37、4.将质量控制关口前移至固化前，避免了批次性报废；本技术在校验模块的控制下，于胶水固化前完成芯片全域胶层厚度的最终测量与偏差判断，并对偏差超标的区域在固化前执行微调（中心偏厚时瞬时点压挤出多余胶水，边缘偏薄时微量补胶）。相较于现有技术中固化完成后通过离线抽检才发现blt不合格的事后补救模式，本技术将质量控制关口从事后抽检前移至固化前全检和实时修正，从根本上避免了因blt不合格导致的批次性报废，有效降低了生产成本。

38、5.实现了固晶与下游工序的数据联动，为全流程协同控制提供了基础；本技术通过数据输出模块将每颗芯片的最终胶层厚度全域分布数据输出至下游点胶设备，使下游点胶设备能够根据各芯片的实际胶层厚度分布动态调整对应区域的点胶量——胶层偏薄处减少点胶量以避免溢胶，胶层偏厚处增加点胶量以补偿高度差。上述数据联动打破了现有技术中固晶与点胶工序间仅传递位置坐标的粗放联动模式，实现了工序间参数级的实时数据交互，为cob封装全流程的协同控制提供了数据基础。