Glob Top - Verkapselungsmaterial für mikroelektronische Anwendungen

Bei Glob Top handelt es sich um eine flexible und feste Verkapselung, die unter UV-Licht, sichtbarem Licht oder thermisch ausgehärtet freiliegende Bauteile schützt. Aber auch integrierte Schaltkreise oder Drahtverbindungen werden damit gesichert. Hierfür werden spezielle Klebstoffe eingesetzt. Ebenfalls Verwendung finden sie für Chip-on-Board-Anwendungen oder für die Befestigung von Schaltkreisen auf Glas bzw. PCB. Die hierfür verwendeten Vergussmassen aus Kunststoffen gibt es in unterschiedlichen Viskositäten.

Die Verkabelungsmaterialien bzw. Vergussmassen schützen im sogenannten Glob Top Verfahren Elektronikkomponenten vor unterschiedlichen äußeren Einflüssen:

• Staub
• Feuchtigkeit
• Lösemittel
• Schmutz

Des Weiteren findet Glob Top Anwendung zum Schutz von besonders empfindlichen Bauteilen gegen Verkratzungen oder mechanische Belastung. Außerdem reduzieren sie die Lokalelementbildung und schützen vor innerer Korrosion. Die eingesetzten Vergussmassen sind in der Regel UV-härtend. Je nach verwendetem Material kann die Aushärtung bereits innerhalb von wenigen Sekunden erfolgen. Die Versiegelung der Bauteile oder Komponenten kann vollautomatisiert erfolgen.

Vergussmassen, die thermisch aushärten, haben den Vorteil, dass sie auch dann aushärten, wenn kein Licht vorhanden ist, wie zum Beispiel in dunklen Räumen oder in Schattenzonen. In der Regel erfolgt die Aushärtung von schwarz eingefärbten Glob Tops ausschließlich thermisch. Sie werden als Beschichtung oder Abdeckung eingesetzt. Die Vergussmassen können nach erfolgter Aushärtung kurzfristig bis 280° C belastet werden - dadurch überstehen sie schadlos einen Reflow-Prozess.

Auch zum Schutz von Chips werden Glob Tops eingesetzt. Sie verkapseln den Chip und stellen so sicher, dass empfindliche Drahtkontakte nicht abbrechen. Gleichzeitig erfolgt ein Schutz vor Verkratzungen, Feuchtigkeit und Staub. Die Chipkarten werden durch die eingesetzten Vergussmassen gleichzeitig gegen Cory Korrosion geschützt. Da sie lösungsmittelfrei sind und eine hohe Ionenreinheit besitzen, reduzieren sie gleichzeitig die Lokalelementbildung. Damit sind die Chips haltbarer und verlässlicher.

Sehr häufig wird für die Verkapselung von Chips das Frame-and-Fill-Verfahren (Dam-and-Fill) eingesetzt. In diesem Verfahren wird zunächst einmal unter Einsatz von hochviskosem Klebstoff ein Damm gezogen, der als Rahmen dient. Im Anschluss darauf erfolgt eine Auffüllung vom Rahmen mit flüssigem Kunststoff. Durch den Rahmen wird das Zerfließen des Materials verhindert. Stattdessen ummantelt es weich den Chip inklusive der Kontakte.

Glob Top gehört zu den Verfahren der Flüssigverkapselung. Das Ziel ist, bei Raumtemperatur elektronische Bauteile mit einer flüssigen Substanz zu schützen. Dafür sind keine produktspezifischen Werkzeuge erforderlich. Zum Einsatz kommen wahlweise ein- oder zweikomponentige Vergussmassen. Sie beruhen überwiegend auf Epoxidharz, Silikon, Polyurethanen oder Acrylat und härten thermisch aus. Meistens sind sie bereits vorgemischt. Häufig zum Einsatz kommen auch einkomponentige Polymersysteme. Sie haben den Vorteil, dass sie unter UV-Licht abbinden. Die Wahl des Materials muss so stattfinden, dass die Isolationseigenschaften und die elektronischen Anforderungen berücksichtigt werden.

Das Vergussmaterial muss eine hohe chemische Reinheit aufweisen, um erfolgreich eine Korrosion zu verhindern. Ansonsten können bei kurzen Leiterabständen Fehlströme abfließen. Aus diesem Grund werden sehr häufig Klebstoffe als Vergussmasse eingesetzt, die aus Epoxidharz bestehen und innerhalb kürzester Zeit mithilfe von UV-Strahlung aushärten. Dadurch sind sie für eine vollautomatische und hochvolumige Fertigung geeignet. Die Aushärtung mit UV-Licht oder sichtbarem Licht sorgt für eine besonders schnelle Verarbeitung. In Schattenbereichen ist ein thermisches Nachhärten möglich. Moderne Vergussmassen sind in der Praxis meistens einkomponentig, wodurch kein Anmischen erforderlich ist. Außerdem sind sie frei von Lösungsmittel, härten per LED, sind halogenfrei, besitzen einen geringen Modulus für Drahtbonden, sind frei von Isozyanat und besitzen eine niedrige Glasübergangstemperatur. Die verschiedenen Materialien, die für das Glob Top Verfahren eingesetzt werden, unterscheiden sich auch in ihrer Flexibilität und in ihrer Haftkraft.