把晶片包進矽膠,與把金屬嵌件包進矽膠,難度不在同一個量級。金屬嵌件不怕擠,最多是位置偏移導致裝配不良;晶片是剛性元件,內部還有焊點與結構,一旦在成型過程中被擠偏、壓傷或受熱過度,問題不會在成型時顯現,而是到讀取測試或客戶使用階段才暴露出來。
所以晶片類包膠的核心,落在三件事上:晶片在模腔裡的位移、成型溫度的控制,以及矽膠流道與進膠位置的設計。
一、晶片位移:六向受力,單邊控制在 0.5mm 以內
合模時,晶片在模腔內會受到前後、左右、上下六個方向的力;充填階段,流動的膠料還會給晶片一個側向推力。兩者疊加,晶片很容易偏離設計位置——包覆層一側偏薄、另一側偏厚,外觀與讀取表現都會跟著變化。
我們的做法是在結構評估階段就把晶片的定位方式確定下來:定位結構分別約束水平與高度方向,讓晶片在合模後處於確定的基準位置。通過晶片定位技術,晶片位移可控制在單邊 0.5mm 以內,包覆厚度按此餘量設計,打樣時再核對實際位置與設計值的一致性。
二、溫度控制:矽膠要硫化,晶片不能被破壞
矽膠成型需要一定的溫度與時間才能完成硫化。晶片的耐受條件則是天花板:溫度過高、時間過長,晶片內部結構可能受損,而且這種損傷在包膠後無法修復,直接影響後續使用與反覆使用。
因此溫度控制的思路不是“越低越好”,而是在晶片耐受條件允許的範圍內設定成型溫度與時間,讓矽膠正常硫化,同時保證晶片內部結構不被破壞。這一點在方案階段就要與客戶確認晶片型號與其耐受條件,而不是等到打樣時再試。
三、流道設計:讓晶片不承受強力擠壓
液態矽膠黏度低、流動性好,這既是優點也是風險:膠料在模腔中流動時會帶動晶片,如果流道與進膠位置正對晶片或天線,充填過程中的壓力會直接作用在晶片上,輕則位移,重則壓傷元件與焊點。
流道與進膠位置需要按晶片、天線的實際位置來設計,讓膠料沿避讓路徑平穩充填、逐步排出模腔氣體。這也是包膠晶片類產品與普通零件在模具上最明顯的差異之一。
三件事要一起定,不能分開看
- 定位結構決定位移:定位不足時,再好的流道也留不住晶片的位置。
- 流道決定受力:進膠位置不當,會在充填瞬間把晶片推離定位基準。
- 溫度同時影響兩者:溫度偏低需要延長成型時間,膠料流動與硫化狀態會變,充填壓力也隨之變化。
因此這三項需要在方案階段一起確認,並在打樣階段一起驗證:外觀、包覆厚度、晶片位置與讀取表現,缺一項都不算驗證完成。
打樣階段要看的項目
- 晶片在包覆層中的實際位置與設計值偏差,是否在約定範圍內;
- 讀取距離與讀取穩定性是否滿足使用要求;
- 包覆層外觀:飛邊位置、分型線、顏色與表面處理效果;
- 彎折或佩戴模擬後的功能保持情況;
- 工藝窗口記錄(溫度、時間、壓力),作爲批量生產的依據。
結論
晶片包膠的難點可以歸結爲一句話:在一個會流動、會被擠壓的環境裡,把剛性晶片穩穩放在設計位置,同時不讓它受熱受損。位移、溫度與流道這三件事彼此牽制,需要一起定;定好之後再進入模具與打樣,項目的確定性會高很多。