COB 加工技术实用介绍.ppt

,COB加工技術介紹,主講人:羅益群,2005/03/30,資料整理:王日宏羅益群,什么是COB技术?,COB(ChipOnBoard)技術就是將未经封装的IC晶粒直接组合到PCB上的技术。由於生產過程中使用的是沒有封裝IC晶粒，因此對IC的保存、包裝、PCB以及加工過程中的環境條件都有一定要求。,COB技術的優點:,OB组裝技術具有低成本，高密度，小尺寸及自动化的制程特性，使得採用COB技術加工的电子产品具有轻，薄，短，小的特點。,COB技術的缺點,由於IC晶粒體積小，本身對於加工過程的專業度有一定的要求，而目前的COB加工大部分仍停留在小型或家庭工厂，较少具备IC专业包装厂的无尘作业环境，其技术来自经验，缺乏工作规范和品管规范等，因此導致品质差距悬殊、生产不良率難於控制、对產品可靠度也会造成重大影响。,COB生產流程,晶粒進料,晶粒檢測,清洗PCB,黏晶粒,點膠,烘烤,過鏡,打線(BOND),OTP燒錄,封膠,測試,QC抽檢,入庫,晶粒進料及儲存,晶粒進料時真空包裝應是完整的，不得有破損。存储环境温度应控制在22湿度控制在相对湿度4510%RH。存储环境与作业环境须一致，以免温差造成结露现象。要較长時間存储，最好放置于封闭性氮气柜中。使用抗静电材料包装，以防范静电破坏。,晶粒檢驗,檢驗的目的:,发现來料IC中外觀上的不良。有利於和IC的供應商責任劃分。,2、檢驗的方法,通過50倍放大鏡對來料IC進行抽檢，對IC的型號和外觀。,3、檢驗的結果,對IC型號不符的拒絕接收。,ICPAD上无测试点拒收须有半数以上的PAD有测试点方可接收。,PAD表面颜色不一样或发黑拘收。,表面有刮伤痕迹的拒收。,清洗PCB,作用,去除PCB及金手指表面的污渍及氧化物。,方法,用橡皮擦拭相应表面，最后用防静电刷子刷掉表面的残留物。,點膠,作用,在PCB板上IC的襯底位置點上胶，用來黏接裸片。,方法,带好静电手环，手持胶筒，将胶点在需要的位置上。,注意事項,膠有導電銀膠、缺氧膠和紅膠之分，要根據需要選擇合適的膠。膠量应合适，避免过多或过少。,黏裸片,方法,确认裸片的粘接方向，用防静电吸笔吸取一片裸片，轻轻放在已点好胶的PCB上，尽量一次放正，然后用吸笔头轻压裸片，使之粘接牢固。,烘烤,烘烤的目的是要将前一道的工序中的胶烘干，使得IC在PCB上粘牢，以确保下一道工序中IC在打线过程中不会移动。,目的,注意事项,对于不同的胶，需要的烘烤时间和温度是不一样的。,胶型温度时间缺氧膠9010min銀膠12090min紅膠12030min,各种胶的烘烤时间和温度的参考值如下：,打线（BOND）,打线是借助邦定机器，用铝线或金线将IC的PAD和PCB上对应的金手指连接起来，以完成电气的连接。,邦定参数的设定,打线是COB技术中最为重要的一个工序之，在这一道工序中，所用的帮定机型号、邦机的参数设定、线的型号和材质、线径的大小、线的硬度都会对最后产品的品质和可靠性产生很重要的影响。也是产生不良品的主要工序。以下做简单的讨论：,通常我们最关注的邦定参数有：邦定的功率，这是指邦定时超声波的功率邦定的时间，指的是超声波作用的时间。邦定的压力，指的是钢嘴载邦定点上的压力。,以上的参数设定会直接邦定焊点的质量，要根据不同的IC做不同的设定，参数设定是不是合理，可以通过焊点的大小和焊点可以承受拉力来判定。,线的选择,线根据线径的大小可以有粗线和细线之分，粗线的线径是1.25mil。而细线的线径是1.0mil。要根据IC的PAD大小选择线径。,线根据硬度的不同分为硬线和软线，由于线在邦定过程中会有一个弧度出现，不同硬度的线要求焊点能承受的拉力不一样，而拉力又受到ICPAD和线径的限制。,邦定線的說明,根据线的材质不同可以分为金线和铝线，在通常的COB生产中使用的都是铝线，金线通常应用在CMOS器件中，如IC内部的连接线和CMOS管中的联接线。,打线注意事项,1、要根据晶粒厚度及封胶高度之要求，慎选打线方式。若欲控制较低之曲线，可考虑反向打线方式。,2、铝线亦要根据打线及晶粒焊垫金属之性质加以选择，特别注意伸张度，因它会影响焊点附着品质（表现为拉力和连接的可靠性）。,3、打线要随时注意机台状况作适当调整。如：针压、对准、时间、超音波能量等。,4、注意铝线与铝线、铝线与晶粒之间以及垂距、短路问题。,5、PCB的清洁度亦是影响打线良率的重要因素。,6、PCB打线金手指的宽度以及镀金层的厚度对Bonding的品质和可靠都有影响。,焊点判定的依据,在以上的说明中，帮定参数的选择和线的选择都与邦定的焊点有关，那么，如何判定焊点的好坏呢？邦定良好的焊点应具有如下的特点：,1、线尾凹面的宽度以线径的.5倍为宜。,W=1.5D;D=线径W=焊点的凹面宽度,2、线之高度以离开晶粒表面mil为宜。,图中L=810mil,3、线之拉力强度以大于510g以上为宜。拉力的测试需要特定的设备，拉力的定义是在邦定好的线上施加一定的拉力时，焊点不不松动脱落的最大力，对于邦定线而言，在ICPAD上的拉力和在PCB上的拉力是不相等的。,过镜,过镜是指在邦定完成以后，在显微镜下对邦定的质量做目测，主要检查邦定线、焊点以及邦定线之间有没有短路。如有不良品，则进行修理补焊。确保进入下一工序的产品是良好的。,OTP烧录,对需要烧录程序的OTPMCU的加工，在邦定完成以后，通过过镜测试，如没有问题，就要进行OTP的烧录。对于不用烧录程序的IC,就不必要做这一步，而直接进行初步测试。,测试,对于不同的产品，进行加电测试，检测产品的功能是否正常，这是对邦定和IC的电性能测试。,注意事项,1、已邦好的线不能碰触任何物体。,2、检测前检验工装是否出于正常状态。,3、加电检测前检验电压等参数是否正常。,封胶,为保护邦定线和IC不在以后的搬运和生产过程中损坏，在IC的表面滴一层黑胶，称之为封胶。,胶分为冷胶和热胶两种。对于不同的胶，在封胶的过程是不一样的。他们的主要区别在于：,对于冷胶，一般在配胶时需添加稀释剂来调节胶体的流动性，调节封胶的高度。滴胶时PCB不用加热。,对于热胶，一般不要加稀释剂，而是用加热的方法来调节胶体的流动性。最好是将PCB预热到110。,胶体的典型参数,热胶,冷胶,固化条件,150/20-30min,热变形温度,220,100115/9060min,抗拉强度kg/mm2,1113,120125,表面电阻25ohm,3.41014,71014,1719,热胶,冷胶,体积电阻：ohm-cm,膨胀系数：%,0.25,0.15,3.21015,51015,固化,将封好胶的COB放入烘箱，根据不同的胶体，调节烘箱的温度和烘烤的时间，将胶体烘干固化。,粘度（Pa.s,25）：,120150,100200,封胶注意事项,1、胶体一般都要冷藏，故取用时一定要室温后方可使用。每次取用量要按需用量而定。因胶在常温下会有化学变化。,2、封胶时注意碰线问题，封胶范围及厚度，不可露线。,3、封胶硬化条件要注意避免发生针孔、起泡、变色情形，急速硬化会产生气泡孔及造成拉力过大，严重时还会将线拉断。,4、封胶需采用黑色不透光，低离子含量，不易吸收水气的材质。,5、调和封胶之溶液须使用低离子含量，中性不具腐蚀性材质。胶与溶剂调和不可过稀，,6、封胶烘烤必须参照胶体使用守册，不可任意提高温度或缩短烘干时间，亦不可用烘盘烘烤。也不得急速改变COB的温度。,7、封胶完的COB若要过锡炉，烘烤时间应再加长。且锡炉的温度不应太高，低于235。过锡时间控制在两秒以内，以避免因膨胀系数差异造成的损坏。,胶后测试,胶后测试和胶前的测试的方法是一样的，但胶后测试的目的是为了检测在固化过程中是不是不良现象。,COB的PCB布局注意事项,宽的半径=75mm,长的半径=150mm,PCB成型的极限,BondingPCBLayout最小范圍,以邦定IC為中心點,直徑不可小于5mm.,PCB上SMT零件高度限制,PCB上若有SMT零件,邦定區1.5mm內,其零件高度不可超過1.5mm;PCB其它區域有SMT零件,其零件高度不可超過4.0mm.,邦定區Layout注意事項,1、打线金手指距离晶粒的距离要根据晶片的尺寸来确定，。,2、打线金手指位置勿造成铝线与晶片之夹角小于度。,3、设计时一般会要求底座接或者接layout时千万不能接错。否则会造成大电流甚至将I损坏。,4、以邦定IC計算,固定底板比IC長和寬各大0.20.5mm;,5、在晶薜腔底板一個點膠識別點,=0.51.5mm，一個點膠識別點,=0.51.5mm,6、邦定焊盤長1.02.5mm.寬必須0.150.25mm,邦定焊盤與固晶底板之間距離1.53.5mm,線路銅厚1.52.0mil.,7、邦定區因需要封膠,區域內需用絲印層框住(最好有兩個絲印),絲印線寬為0.150.2mm,絲印厚度0.40.6mil,區域內不可Lay過孔,區域內不必郯焊;,BOND识别点做法一：图中的加号,BOND识别点做法二：图中的不同的引线,Layout與IC焊點要一一相對應,使打線不會SHORT,几种可以参考的布局（一）,几种可以参考的布局（二）,静电的防护,靜點的產生,因为相互摩擦而产生静电。在电场或磁场的环境下。,静电的防护,生产机器要有良好的接地设施。工作人员须佩带静电环，静电环须接地，或穿戴防静电的衣服和手套。以静电防护材料包装。使用静电防护桌垫及地毯。必要时使用离子扇中和工作环境中无法用接地来消除的静电。,不良品分析,IC黏在PCB板上时容易脱落.打线时线头粘不稳ICPAD很容易脱落甚至PAD上不留任何痕迹，或整个PAD表面都被拿掉。打线完好，但测试COB功能不正常或工作电流大。,不良的常見現象,封胶后测试功能不全，不正常或无任何功能。做成成品后测试工作不正常或工作不稳定。打线时ICPAD被打穿问题,IC黏在PCB板上时容易脱落,胶的粘性不过强。烘烤温度或时间不够，导致胶不干。IC背面粗糙度不够或有异物。PCB表面氧化或有赃物。,可能的原因,改用粘性强的胶或用黑胶。严格按照说明书规定的烘烤时间和温度作业。要求代工厂加大打磨力度。将PCB擦干净再上IC。,解決的辦法,打线时线头粘不稳ICPAD很容易脱落甚至PAD上不留任何痕迹，或整个PAD表面都被拿掉。,邦机的打线压力，超音波能量以及压焊时间等参数设置不当。ICPAD氧化或有油渍等异物。,可能的原因,打线完好，但测试COB功能不正常或工作电流大。,PCBlayout有误，或断线或短路。测试架接线错误或接触不良。打线位置不在PAD中央，因偏离造成短路。因打线压力过大将ICPAD击穿而造成ICPAD上下层漏电。机器漏电导致IC被静电击坏。PCB变形或机台底盘不平，造成IC各PAD受力不均。,可能的原因,做好PCBlayout工作以便严格控制好PCB的质量。按照产品原理图仔细搭接好测试架。定位时尽量使接触点位于ICPAD的正中间。尽量减小打线压力，具体情况见下面的案例分析。邦机一定要接地，要用有三根线的电源供。調整機台底盤.并确保PCB不變型.,封胶后测试功能不全，不正常或无任何功能,胶的膨胀系数太大，在烘烤中将邦线拉断。烘烤时因温度的骤变造成胶体膨胀或收缩厉害，将邦线拉断。胶的纯度不够或烘烤时间和温度不合要求。烤箱漏电造成IC损坏。IC在粘贴时歪斜造成邦线角过大，封胶后邦线间短路。打线时PAD就已轻微损坏，受热后出现不良。,可能的原因,使用膨胀系数较小的胶。烘烤时尽量使温度均匀变化，不要有突冷或突热的情况发生。保证胶的纯度并按胶的说明书设定烘烤时间和温度。保証烤箱外殼良好的接地性.贴IC时尽量把IC放在金手指的正中央，不倾斜不偏离。调整打线力度。,解決的方法,做成成品后测试工作不正常或工作不稳定,外围元件不良造成功能不正常。PCBlayout时震荡器距离IC太远，震荡不稳定造成IC工作不正常。干扰问题。,可能的原因,使用质量可靠的元器件，以避免不必要的麻烦。Layout时使震荡器越靠近IC的震荡部分越好。干扰问题需软体与硬体相互配合，具体方法如下。,解決的辦法,邦定焊點的不良情況,斷線,線尾抬起的長度,L5g測試點是A和E點,焊點寬度,1.5milW2.5mil,焊點長度,1.7milL3.5mil,焊點形狀,邦定線的弧度,邦定出現方向,20,焊點出線拐點長度,L=1.5D,邦線鬆弛,焊點有污漬,實例邦定線出線出現大角度的改變,實例焊點超出IC的PAD,實例焊點有污漬,實例IC表面有異物,實例邦定線和IC的夾角過小,實例IC表面被劃傷(一),實例IC表面被劃傷(二),COB製程能力(1),機台參數:,COB製程能力(2),PCB的金手指的長度入PCBLAYOUT的說明.,COB製程能力(3),晶片PAD:,.,COB製程能力(4),.因線頭是向上翹起8所以最小制程能力未將線尾長度計算上.最小制程能力包括(ICPAD間距需在15um以上),如圖所示,ICPAD間距需在15um以上,COB製程能力(5),拉力,黑膠參數,各種黑膠的參數,LB-023相關參數:,黑膠參數,LB-013相關參數:,黑膠參數,EO1016相關參數:,黑膠參數,WK-8126H相關參數:,黑膠參數,EO1061相關參數:,C