cob流程及技术分析

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1、COB流程及技术分析,什么是COB技术?,COB(Chip On Board)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:,COB组裝技術具有低成本、高密度、尺寸小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

2、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223，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,1、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。,IC PAD上无测试点拒收须有半数以上的 P

3、AD有测试点方可接收。,PAD表面颜色不一样或发黑拒收。,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,将前一道的工序中的胶烘干，使得

4、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。,各种胶的烘烤时间和温度的参考值如下：,胶 型 温度 时间 缺氧膠 90 10mins 銀 膠 120 90mins 紅 膠 120 30mins,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。,打线是COB技术中最为重要的一个工序之一，在 这一道工序中，所用的邦定机型号、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

5、。以下做简单的 讨论：,邦定参数的设定,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IC P

6、AD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 的连接线。,打线注意事项,1、根据晶粒厚度及封胶高度要求，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）。,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

7、响。,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。,焊点判定的依据,在以上的说明中，邦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810mil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，焊点不松动脱 落的最大力，对于邦定线而言，在IC PAD上的 拉力和在PCB上的拉力是不相等的。,过镜,

8、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OTP MCU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处于正常状态。,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

9、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，封胶的 过程是不一样的。他们的主要区别在于：,对于冷胶，一般配胶时需添加稀释剂来调节胶体 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 法来调节胶体流动性。最好是将PCB预热到110 。,胶体的典型参数,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。,封胶注意事项,1、胶体一般都要冷藏，故取用时一定要回至室温 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

10、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、气泡、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手册，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

11、测 试的目的是为了检测在固化过程中是否有不良发生。,COB的PCB布局 注意事项,PCB成型的极限,Bonding PCB Layout 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30度。,3、IC设计时一般会要求底座接VDD或者接 GND。PCB layout时千万不能接错。否则会 造成大电

12、流甚至将IC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，=0.51.5 mm，一個點膠識別點，=0.51.5mm。,6、邦定焊盤長1.02.5mm，寬必須0.150.25 mm，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

13、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。,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IC。 使用静电防护桌垫及地毯。 必要时使用离子风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IC PAD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。 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

14、作不稳定。 打线时IC PAD被打穿问题。,常見的不良現象,IC黏在PCB板上时容易脱落,可能的原因 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。,解決的辦法 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。,打线时线头粘不稳IC PAD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。,可能的原因 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。 IC PAD氧化或有油渍等异物。,打线完好，但测试COB功能不正常或工作电流大。,可能原因 PCB

15、 layout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IC PAD击穿而造成IC PAD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。,做好PCB layout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IC PAD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。,可能原因 胶的膨胀系数太大，在烘烤中将邦线拉

16、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。,解决方法 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。,做成成品后测试工作不正常或工作不稳定。,可能原因 外围元件不良造成功能不正常。 PCB layout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。,解决方法 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。,邦