3. Introdução detalhada ao processo completo de produção do Flip-Chip Mini COB
A linha de produção Flip-chip Mini COB padrão da indústria consiste em cinco estágios principais com 13 processos principais, cobrindo todo o fluxo de trabalho de pré-tratamento de substrato, montagem e soldagem de chip, montagem de circuito e teste inicial, revestimento e pós-teste e montagem de módulo acabado.
Etapa 1: Pré-tratamento do Substrato
3.1 Desumidificação de PCB
Como primeiro processo de toda a linha de produção, a desumidificação estabelece a base para uma qualidade de soldagem estável. Substratos de PCB como o FR-4 são higroscópicos. Se a umidade residual permanecer dentro das placas, a rápida vaporização sob alta temperatura de refluxo provocará defeitos no lote, incluindo delaminação da PCB, formação de bolhas na superfície, vazios de solda e bolas de solda.
Este processo remove a umidade adsorvida dentro e na superfície das placas por meio de cozimento em temperatura constante para controlar o teor de umidade da placa, evitando danos ao substrato e às juntas de solda causados pela soldagem em alta temperatura da fonte.
3.2 Impressão em tela LED (impressão em pasta de solda)
Estênceis de alta precisão e máquinas de impressão automática são adotados para revestir de maneira uniforme e precisa a pasta de solda nas almofadas de PCB correspondentes às posições dos chips. A pasta de solda é uma mistura de pó e fluxo de liga de estanho, servindo como meio chave para uma ligação confiável entre cavacos e substratos. A espessura, uniformidade e precisão de alinhamento da pasta de solda impressa determinam diretamente o rendimento de soldagem subsequente, tornando este um dos processos de maior precisão na tecnologia flip-chip.
3.3 SPI (Inspeção de Pasta de Solda)
O equipamento SPI óptico 3D é implantado imediatamente após a impressão da pasta de solda como um procedimento de controle de qualidade upstream. Com base na medição de triangulação a laser, o sistema detecta automaticamente a espessura, o volume, a área de cobertura, o deslocamento e o estado de formação da pasta de solda em cada bloco, pré-selecionando defeitos de impressão, como falta de impressão, solda excessiva, deslocamento de alinhamento e ponte de bloco. Dados da indústria mostram que 70% dos defeitos de solda resultam de impressão anormal de pasta de solda. A inspeção SPI reduz significativamente os custos de retrabalho posterior e serve como a primeira barreira crítica para estabilizar o rendimento da produção.
Etapa 2: montagem e soldagem de chips
3.4 Colagem de Matrizes
Os coladores de matriz de alta precisão equipados com sistemas de posicionamento visual alinham com precisão as saliências metálicas nos chips LED flip-chip com pasta de solda nas almofadas de PCB e posicionam os chips de forma constante. O Mini COB requer precisão de alinhamento de fixação da matriz dentro de ±10μm para garantir que todas as saliências do chip entrem em contato total com a pasta de solda, estabelecendo uma base para a soldagem por fusão subsequente.
3.5 Soldagem por refluxo
A soldagem por refluxo é o processo principal para formar conexões mecânicas e elétricas confiáveis entre chips e substratos. PCBs com chips montados são enviados para um forno de refluxo, passando sequencialmente por quatro zonas de temperatura: pré-aquecimento, imersão, refluxo e resfriamento.
- Zona de pré-aquecimento: Aumento lento da temperatura para evaporar o solvente de fluxo;
- Zona de imersão: Remove camadas de oxidação em pastilhas e superfícies de cavacos;
- Zona de refluxo: A temperatura sobe acima do ponto de fusão da pasta de solda (aproximadamente 217°C para pasta de solda SAC305). Pasta de solda derretida envolve saliências de chips e almofadas de PCB sob tensão superficial;
- Zona de resfriamento: Resfriamento rápido para solidificar a pasta de solda e formar juntas de solda estáveis.
O controle preciso dos parâmetros da curva de temperatura é vital. Temperatura excessivamente alta queimará chips, enquanto temperatura insuficiente leva a juntas de solda frias e má ligação.
Etapa 3: montagem do circuito e testes iniciais
3.6 SMT (tecnologia de montagem em superfície)
Após a soldagem do chip LED, processos SMT padrão são aplicados para montar componentes eletrônicos periféricos, incluindo ICs de driver, resistores e capacitores para construir um circuito de acionamento completo para módulos de exibição. Consistente com o processamento SMT de placa de circuito convencional, os montadores posicionam os componentes com precisão, seguido pela soldagem por refluxo secundário para realizar a condução completa do circuito dos módulos.
3.7 Primeiro Teste Elétrico
A soldagem de circuito completo é seguida pelo primeiro teste de inicialização. Os inspetores medem de forma abrangente os parâmetros elétricos (tensão, corrente), desempenho de iluminação (lâmpadas apagadas, lâmpadas fracas, variação de cores) e detectam defeitos de circuito aberto/curto-circuito para eliminar antecipadamente produtos semiacabados defeituosos.
3.8 Retrabalho
Os produtos semiacabados marcados como NG (Not Good) nos testes iniciais entram na estação de retrabalho. Equipamentos de retrabalho especializados reparam juntas de solda com falha ou substituem chips de LED e componentes eletrônicos com defeito. Os produtos reparados são testados novamente para minimizar a perda de sucata da placa.
Etapa 4: Revestimento e Teste Pós-Processo
3.9 Envelhecimento Pré-Revestimento
Os módulos que passam nos testes iniciais passam por um envelhecimento acelerado de longa duração antes do revestimento. Sob temperatura fixa, umidade e corrente de acionamento padrão, a iluminação contínua acelera a exposição de falhas latentes precoces de chips e juntas de solda. Defeitos detectados após o revestimento incorrerão em dificuldade de retrabalho e perda de material drasticamente maiores; portanto, a triagem de envelhecimento é um procedimento essencial para garantir a operação estável a longo prazo dos produtos acabados.
3.10 Encapsulamento de Revestimento
Também conhecido como envasamento, é o processo característico da embalagem COB. A resina epóxi óptica ou o encapsulante de polímero são revestidos uniformemente em toda a superfície da lâmpada para envolver totalmente todos os chips de LED e juntas de solda. As três funções principais do revestimento são as seguintes:
- Proteção física: Isolar umidade e poeira, melhorar o desempenho anticolisão e antiestático dos módulos;
- Otimização óptica: ajuste o ângulo de emissão de luz, melhore a uniformidade da mistura de luz e unifique o desempenho da cor preta;
- Reforço estrutural: Aumenta a resistência mecânica geral dos módulos e reduz o risco de desprendimento de cavacos.
Superfícies com revestimento brilhante ou fosco podem ser personalizadas de acordo com as demandas da aplicação para se adequarem a vários cenários de exibição.
3.11 Segundos testes ópticos e elétricos após o revestimento
Após a cura completa do encapsulante, é realizada a segunda rodada de testes abrangentes. Os inspetores se concentram em verificar se o processo de revestimento danifica chips e circuitos e, simultaneamente, testam indicadores ópticos, incluindo brilho, comprimento de onda de emissão e temperatura de cor, para garantir a conformidade unificada dos parâmetros ópticos em todos os módulos.
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