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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:ＣOB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±３℃．湿度控制在相对湿度45％±10%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90℃10min銀膠120℃90min紅膠120℃30min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ㄧ，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１.5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８――１０mil为宜。图中L=8~10mil3、线之拉力强度以大于5~10g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℃100~115℃/90~60min抗拉强度kg/mm211～13120~125℃表面电阻25℃ohm3.4×10147×101417~19热胶冷胶体积电阻：ohm-cm膨胀系数：%0.25＜0.153.2×10155×1015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℃）：120~150100～200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=150mmPCB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３０度。3、ＩＣ设计时一般会要求底座接ＶＤＤ或者接ＧＮＤ．ＰＣＢlayout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0.2~0.5mm;5、在晶薜腔底板一個點膠識別點,Φ=0.5~1.5mm，一個點膠識別點,Φ=0.5~1.5mm6、邦定焊盤長1.0~2.5mm.寬必須0.15~0.25mm,邦定焊盤與固晶底板之間距離1.5~3.5mm,線路銅厚1.5~2.0mil.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0.15~0.2mm,絲印厚度0.4~0.6mil,區域內不可Lay過孔,區域內不必郯焊;點膠識別點0.5~1.5mm機識別點圖(1)固晶定位樞(與晶相同大小)封膠防溢樞(w=0.15~0.2)防焊溢框與不防焊距離此框以內為不防焊區域BOND识别点做法一：图中的加号BOND识别点做法二：图中的不同的引线機識別點第二種方法,相對角有XY軸作法.圖(2)機識別點Layout與IC焊點要一一相對應,使打線不會SHORT,此處兩PAD打線后易SHORT請一一對應LAYOUT移動到與PAD相對應位置几种可以参考的布局（一）圖形PADLAYOUT方形PADLAYOUT蝴蝶形PADLAYOUT棱形PADLAYOUT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ＩＣ。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