COB流程及技术分析

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1、COB流程及技术分析什么是什么是COB技术技术? 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

2、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

3、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 PAD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

4、片，使之粘接牢固。 烘烤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。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（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

5、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：邦定参数的设定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

6、，而拉力又受到IC PAD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=810mil3、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。 过镜过镜是指在邦定完成以后，在显

8、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

9、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 。胶体的典型参数胶体的典型参数热胶冷胶固化条件 150/20-30min 热变形温度 220100115/9060min 抗拉强度 kg/mm2 1113 120125 表面电阻25ohm 3.41014 71014 1719 体积电阻：ohm-cm 3.21015 51015 膨胀系数：%0.150.25 粘度（Pa.s,25）：100

10、200 120150 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

11、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否有不良发生。COB的PCB布局注意事项宽的半径=75mm长的半径=150mmPCB成型的极限Bonding PCB Layout 最小范圍 以邦定以邦定IC為中心點為中心點，直徑不可小于直徑不可小于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；PC

12、B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，=0.51.5mm，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

13、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。 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

14、。 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 P

15、AD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 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。

16、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

17、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現大角度的改變實例焊點超出IC的PAD實

18、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COB製程能力(1)機機 台台 型型 號號XY XY 分分 辨辨 率率 分分 辨辨 率率AB-500BAB-500B0.30.3 (7.62um)(7.62um)0.90.9AB-510AB-5100.20.2 (5.08um)(5.08um)0.2250.225邦達邦達1031030.20.2 (5.08um)(5.08um)0.360.36備注備注: : 計算制程能力時計算制程能力時,分辨率可以忽略不計分辨率可以忽略不計. .機台參數:COB製程能力(2)PCB的金手指的長度入PCB LAYOUT的說明。COB製程能

19、力(3)晶片PAD:.機台型號機台型號鋼咀型號鋼咀型號焊焊面長度面長度最小制程能力最小制程能力(IC (IC PADPAD大小大小) )AB-500BAB-500B2130-2130-2020-L2020-L76um76um91.24um91.24umAB-510AB-5102130-2130-2020-L2020-L76um76um86.16um86.16um邦達邦達1031032130-2130-2020-L2020-L76um76um86.16um86.16umCOB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(IC PAD間距需在15um以上

20、)，如圖所示 IC PAD間距需在15um以上COB製程能力(5)鋁線規格鋁線規格拉力力度拉力力度1.251.257g7g以上以上1.0 1.0 5g5g以上以上拉力黑膠參數各種黑膠的參數LB-023相關參數:膨脹系數膨脹系數Cm/cm/Cm/cm/52.5x1052.5x10-6-6熱變形溫度熱變形溫度158158表面電阻表面電阻500V500VDCDC/Ohm-cm/Ohm-cm6.9X106.9X10-16-16LB-013相關參數:膨脹系數膨脹系數Cm/cm/Cm/cm/52.5x1052.5x10-6-6熱變形溫度熱變形溫度152152體積電阻體積電阻500V500VDC/DC/Oh

21、m-cmOhm-cm6.7X106.7X10-15-15黑膠參數EO1016相關參數:膨脹系數膨脹系數Cm/cm/Cm/cm/46x1046x10-6-6熱變形溫度熱變形溫度136136體積電阻體積電阻1000V1000VDCDC/Ohm-cm/Ohm-cm6X106X10-15-15WK-8126H相關參數:膨脹系數膨脹系數Cm/cm/Cm/cm/4.6x104.6x10-5-5熱變形溫度熱變形溫度136136體積電阻體積電阻1000V1000VDCDC/Ohm-cm/Ohm-cm4.6X104.6X10-14-14黑膠參數EO1061相關參數:膨脹系數膨脹系數Cm/cm/Cm/cm/40x

22、1040x10-6-6熱變形溫度熱變形溫度125125體積電阻體積電阻1000V1000VDCDC/Ohm-cm/Ohm-cm1.9X101.9X10-14-14COB車間內的環境要求1.進入COB車間必須穿戴無塵衣、無塵帽。2.進入COB車間必須經風淋室風淋，嚴禁兩門同時開啟。3.COB車間內禁止將頭髮露出無塵帽。4.COB車間內所有通向外界之門窗平時不可敞開。5.COB內的固定設備都須具備接地設施。6.COB車間內溫、濕度要求： 1825/ 4060%7.生產廢料如黑膠、二甲苯化學物品必須用專用容器盛裝并標示，定期交由廠外廢物回收人員處理。ASM的AB510半自動焊線機介紹 (一)X-Y工

23、作台行程：50*50mm 精確度：5um(0.2MIL/秒), 工作台：PCB最大工作尺寸 130*170mm精確度：0.225/每步z-行程：10mm(0.4) 精確度：12.7um(0.5MIL/步).線數：350條/PCB 晶片數：5個/PCB 焊線方式：超聲波焊接(01W). ASM的AB510半自動焊線機介紹(二)焊線直徑：1.0mil2.0mil，1.0mil，1.25mil焊線壓力：15100g焊線位置：20.4um0.8mil焊線區域：距旋轉中心7.6mm0.3半徑出線角度：30度焊線速度：3.5條/秒焊線角度：0.02mm焊線范圍：Dice至PCB最遠端100mm以內 ASM的AB510半自動焊線機介紹(三)線距：標準4mm以內。金手指PAD寬度4mil晶片PAD寬度3mil金手指間距4milPCB上須有對點用的十字線，位置應盡力靠近金手指部位。77 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！