CN102074534B - 一种微型pcb射频模块及其封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微型PCB射频模块及其封装方法，其模块主要有由射频芯片、用于承载射频芯片的PCB载带及设置在载带上的线路通过模塑体封装形成。该模块的封装方法包括以下工序：(1)粘结射频芯片；(2)连接射频芯片；(3)注塑封装成型；(4)切割；(5)测试、编带和包装工序。本发明能够在沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以极低的生产成本进行微型射频模块的无引脚封装，并获得高可靠性的产品。

Description

一种微型PCB射频模块及其封装方法
技术领域：
本发明涉及一种微型PCB射频模块及其封装方法，特别涉及一种近距离微型射频模块及其无引脚的封装方法。
背景技术：
随着集成电路封装技术的不断进步，集成电路的集成度日益提高，功能越来越丰富。对于不断出现的新应用需求，要求集成电路封装企业能设计出新型的封装形式来配合新的需求。
目前，传统的电子标签封装大多采用倒装芯片技术，其存在可靠性差、成本高、设备资金投入大、设备专用性强、产品应用和推广性差等缺点；比如一些高可靠性要求、高频、高速的集成电路，传统的引脚封装方式就不能有效发挥其性能，势必需要通过新的封装形式来实现。因此，新型封装形式的开发迫在眉睫。
目前，集成电路封装业界已经推出基于集成电路基础上的扁平无引脚封装形式(QFN封装)，这种封装形式主要应用于常规集成电路的改型封装，但还存在体积偏大、厚度偏厚、成本偏高的缺点；而对于微型射频模块的无引脚封装，它要求超小的尺寸、超薄的厚度，目前在国际上都是空白。
发明内容：
本发明针对上述问题所要解决的技术问题，提供一种超小尺寸、超薄厚度的微型射频模块，同时能够在沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以极低的生产成本进行微型射频模块的无引脚封装，并获得高可靠性的产品。
为了达到上述目的，本发明可以采用以下技术方案来实现：
一种微型PCB射频模块，它包括射频芯片、用于承载射频芯片的载带及设置在载带上的线路，所述载带为PCB载带，并设有用于安装射频芯片的承载区域；所述射频芯片安装在所述载带上的承载区域，并与载带上的线路接通；所述射频芯片、线路和载带由模塑体封装形成射频模块。
所述PCB载带为单面或双面或多层PCB板。
所述载带的厚度为0.06～0.15mm。
所述设置在载带上的射频芯片为单数个或复数个。
所述射频芯片呈扁平状，其顶部投影为矩形。
所述射频芯片的工作频率为100KHz～5GHz。
所述射频芯片的厚度为0.07mm～0.10mm。
所述封装形成的射频模块的厚度为0.20mm～0.75mm。
上述微型射频模块的封装方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)将射频芯片通过粘结剂粘结到载带上，并通过高温烘烤将射频芯片和载带牢固地连接在一起；
(2)通过超声波方式将射频芯片的功能焊盘和载带上相应的引脚焊盘进行连接形成待封装模块；
(3)对由步骤(2)得到的待封装模块进行注塑封装成型，并烘烤定型得到封装模块；
(4)对步骤(3)得到的封装模块进行横向和纵向切割，得到成品射频模块；
(5)对步骤(4)得到成品射频模块进行后续的测试、编带和包装工序。
所述步骤(1)中采用的粘结剂为导电银胶或者非导电银胶。
所述步骤(2)通过超声波在载带的引脚焊盘上长出凸点，将射频芯片的功能焊盘和载带的引脚焊盘上的凸点通过超声波直接连接。
所述步骤(3)中注塑封装采用模塑封装工艺，包括如下工序：
(301)在模塑封装设备中将高温高压的模塑料融化后射出到模塑腔体内，将射频芯片和引线等包封在模塑体内；
(302)等模塑料冷却固化后脱膜形成的封装品，再去除多余的模塑料。
所述步骤(3)中烘烤定型时，将封装完成的模块放入烤箱内以175℃的温度进行6-8小时的烘烤，使包封的模塑料收缩加固，令模块的内部结合更加牢固。
所述步骤步骤(5)包括以下工序：
(501)将得到射频模块按顺序和方向排列后通过测试装置，通过红外线探头首先检测射频模块底部封装外观，然后进行激光打标；
(502)再通过红外线探头进行射频模块正面红外线外观检测；
(503)射频模块的外观检测通过后，进行电性能测试；
(504)电性能测试合格后，将射频模块装到包装盒或包装带中，完成封装的过程。
根据上述技术方案得到的射频模块具有超小的尺寸、超薄的厚度等特点弥补了本领域在这方面的空缺，使得微型射频模块具有更好的实用性和更加广阔的应用前景。
本发明提供的用于封装射频模块的方法能够在沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以极低的生产成本进行微型射频模块的无引脚封装，并获得高可靠性的产品。同时该方法可广泛应用于各类电子产品的SMT直接安装、电子标签产品的封装、智能卡类产品的生产等，同时又让所有SMT(表面贴装工艺)厂家毫无额外投入就可以进入到电子标签产品的生产行列，极大地推动全球电子标签的发展，适合各个不同使用领域的需求，具有更好的应用前景。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明射频模块的正面示意图。
图2为本发明射频模块的反面示意图。
图3为本发明射频模块的内部剖面示意图。
图4为采用冲切工艺的载带的结构示意图。
图5为采用水刀切割工艺的载带的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1至图2，本发明提供的一种微型PCB射频模块，其具有尺寸小、厚度薄等特点。
参见图3该模块主要包括射频芯片2、用于承载射频芯片的载带1及设置在载带1上的线路3。载带1为PCB载带，采用单面或双面或多层PCB板制成，同时载带1上设置有用于安置射频芯片2的芯片承载区4。
射频芯片2通过粘结剂6安装在载带1上的芯片承载区4内，通过线路3与载带连接，该粘结剂6可为导电银胶或者非导电银胶。
整个模块由射频芯片2、线路3和载带1封装在模塑体5内，形成一个完整封装模块。
为了达到尺寸小，厚度薄等特点，本专利中载带1的厚度为0.06～0.15mm，而采用的射频芯片的厚度为0.07mm～0.10mm，从而能够使得封装得到的模块的厚度为0.20mm～0.75mm，为了便于应用，标称厚度0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.33mm、0.35mm、0.40mm、0.45mm和0.50mm最为常见。
为了提高模块的实用性，本专利中设置在载带上的射频芯片为单数个或复数个。同时本专利中的射频芯片呈扁平状，其顶部投影为矩形，但是该形状不局限于呈扁平状，其顶部投影为矩形，可以根据实际情况的需要设计成其它的形状。
本专利中射频芯片的工作频率为100KHz～5GHz。主要采用的射频芯片是125KHz、13.56MHz、915MHz、2.5GHz等应用频段的射频芯片。
在封装本发明的模块时，采用的载带1的长度可以是定长段状，也可以是不定长连续卷带式。
利用载带生产本发明模块时，在载带的封装区域内个体零件的排列有两种方式：如图4，为连续阵列式的排列，这种结构的排列适合封装后通过机械冲切工艺将模块从载带上取下来，这种方式适合于连续载带方式，生产效率较高，但是载带的利用率较低；如图5，由单元式的阵列排列，这种方式适合单片水刀切割方式将模块从载带上取下来，零件排列密度最高，载带利用率最高。
为了能够利用较低成本封装上述微型射频模块，本发明还提供一种用封装微型射频模块的方法，其具体工序如下所示(如图6所示)：
(1)用自动芯片装载设备(Die Bonder)将射频芯片安装到载带上，该步骤中将射频芯片通过导电银胶或者非导电银胶等粘结剂粘结到载带上，之后进行高温烘烤，在进行烘烤时，将烤箱设定温度为175℃，烘烤1小时，通过高温烘烤将射频芯片和载带牢固地连接在一起。
(2)将通过步骤1安装好的射频芯片，用自动焊线设备(Wire Bonder)通过超声波方式将射频芯片的功能焊盘和载带上相应的引脚焊盘牢固地连接在一起。主要是利用超声波方式在载带的引脚焊盘上长出凸点，然后将射频芯片的功能焊盘和载带的引脚焊盘上的凸点通过超声波直接连接，在实际操作由于射频芯片外露的焊盘被包封在模塑体底部，所以使得焊盘的高度略突出模塑体的底部。针对PCB产品，为加强金丝与基版的结合度，自动焊线设备的参数可以设定在：time：10-15ms，power：90-140Dac，force：35-55g。
(3)对连接好的射频芯片进行封装、烘烤成型。该步骤中进行封装时采用模塑封装工艺，在模塑封装设备中将高温高压的PCB封装专用模塑料融化后射出到模塑腔体内，将射频芯片和引线等包封在模塑体内，等模塑料冷却固化后脱膜形成的封装品，通过模塑封装设备自动去除多余的模塑料；在进行模塑封装时，针对PCB产品特点，本专利将模塑压力设在35-45ton，模塑预热时间为3sec，每模的模塑时间为90sec，这样能够极大的提高模塑封装品的质量。该步骤还对封装品进行定型烘烤，将已完成模塑的产品放入规定的料盒中，并以2-3KG的铝块压住，放入温度为175℃的烤箱内，进行6-8小时的烘烤，可以使塑封体内的多余水分及湿气挥发，模塑料收缩加固，令模块的内部结合更加牢固。
(4)将由步骤(3)得到的产品贴到标准框架中，再通过专用切割设备按要求做横向和纵向直线切割，形成相应的单体射频模块，具体切割时设备上可使用环氧树脂刀片或金属刀片，以达到产品边缘平整无毛刺。
(5)对由步骤(4)的射频模块进行测试、编带和包装。在测试时，排列和分选设备将所述射频芯片按顺序和方向排列后通过测试装置，通过红外线探头首先检测所述射频芯片底部封装外观，然后进行激光打标，再通过红外线探头进行所述射频芯片正面红外线外观检测，所述射频芯片的外观检测通过后，进行电性能测试；测试合格后，通过自动分检设备装到包装盒或包装带中，完成整个封装的过程。
封装的产品通过在线测试设备进行电性能及外观测试后，进行成品包装。为了适合现有SMT设备生产，在成品包装上采用SMD(表面贴装器件)标准包装方式。卷盘式编带可以适合目前常规的SMT设备使用。其他环境实验结果也相当令人满意。
上述的封装工艺能够在沿用大部分生产设备和工艺的前提下，以极低的生产成本进行微型射频模块的无引脚封装，并获得高可靠性的产品。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种微型射频模块的封装方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 
（1）将射频芯片通过粘结剂粘结到载带上，并通过高温烘烤将射频芯片和载带牢固地连接在一起； 
（2）通过超声波方式将射频芯片的功能焊盘和载带上相应的引脚焊盘进行连接形成待封装模块； 
（3）对由步骤（2）得到的待封装模块进行注塑封装成型，并烘烤定型得到封装模块； 
（4）对步骤（3）得到的封装模块进行横向和纵向切割，得到成品射频模块； 
（5）对步骤（4）得到成品射频模块进行后续的测试、编带和包装工序； 
所述步骤（3）中注塑封装采用模塑封装工艺，包括如下工序： 
（301）在模塑封装设备中将高温高压的模塑料融化后射出到模塑腔体内，将射频芯片和引线等包封在模塑体内；该步骤中将模塑压力设在35-45ton，模塑预热时间为3sec，每模的模塑时间为90sec； 
（302）等模塑料冷却固化后脱膜形成的封装品，再去除多余的模塑料； 
所述步骤（3）中烘烤定型时，将已完成模塑的产品放入规定的料盒中，并以2-3KG的铝块压住，放入温度为175℃的烤箱内，进行6-8小时的烘烤，使包封的模塑料收缩加固，令模块的内部结合更加牢固。 
2.根据权利要求1所述的一种微型射频模块的封装方法，其特征在于，所述步骤（1）中采用的粘结剂为导电银胶或者非导电银胶。 
3.根据权利要求1所述的一种微型射频模块的封装方法，其特征在于，所述步骤（2）通过超声波在载带的引脚焊盘上长出凸点，将射频芯片的功能焊盘和载带的引脚焊盘上的凸点通过超声波直接连接。 
4.根据权利要求1所述的一种微型射频模块的封装方法，其特征在于，所述步骤 （5）包括以下工序： 
（501）将得到射频模块按顺序和方向排列后通过测试装置，通过红外线探头首先检测射频模块底部封装外观，然后进行激光打标； 
（502）再通过红外线探头进行射频模块正面红外线外观检测； 
（503）射频模块的外观检测通过后，进行电性能测试； 
（504）电性能测试合格后，将射频模块装到包装盒或包装带中，完成封装的过程。 
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