COB流程及技術分析

COB流程及技術分析什么是COB技術?COB(ChipOnBoard)技術就是將未經封裝的IC晶粒直接組合到PCB上的技術。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(huán)境條件都有一定要求。COB技術的優(yōu)點:COB組裝技術具有低成本、高密度、尺寸小及自動化的制程特性，使得採用COB技術加工的電子產品具有輕、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(yè)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廠，較少具備IC專業(yè)包裝廠的無塵作業(yè)環(huán)境，其技術來自經驗，缺乏工作規(guī)范和品管規(guī)范等，因此導致品質差距懸殊、生產不良率難於控制、對產品可靠度也會造成重大影響。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。存儲環(huán)境溫度應控制在22±3℃，濕度控制在相對濕度45％±10%RH。存儲環(huán)境與作業(yè)環(huán)境須一致，以免溫差造成結露現(xiàn)象。要較長時間存儲，最好放置于封閉性氮氣柜中。使用抗靜電材料包裝，以防范靜電破壞。晶粒檢驗1、檢驗的目的發(fā)現(xiàn)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上無測試點拒收．須有半數(shù)以上的

PAD有測試點方可接收。PAD表面顏色不一樣或發(fā)黑拒收。表面有刮傷痕跡的拒收。清洗PCB作用去除PCB及金手指表面的污漬及氧化物。方法用橡皮擦拭相應表面，最后用防靜電刷子刷掉表面的殘留物。點膠作用在PCB板上IC的襯底位置點上膠，用來黏接裸片。方法帶好靜電手環(huán)，手持膠筒，將膠點在需要的位置上。注意事項膠有導電銀膠、缺氧膠和紅膠之分，要根據(jù)需要

選擇合適的膠。膠量應合適，避免過多或過少。黏裸片方法確認裸片的粘接方向，用防靜電吸筆吸取一片裸片，輕輕放在已點好膠的PCB上，盡量一次放正，然后用吸筆頭輕壓裸片，使之粘接牢固。烘烤將前一道的工序中的膠烘干，使得IC在PCB上粘牢，以確保下一道工序中IC在打線過程中不會移動。目的注意事項對于不同的膠，需要的烘烤時間和溫度是不一樣的。各種膠的烘烤時間和溫度的參考值如下：

膠型溫度時間缺氧膠90℃10mins

銀膠120℃90mins

紅膠120℃30mins打線（Bond）打線是借助邦定機器，用鋁線或金線將IC的PAD和PCB上對應的金手指連接起來，以完成電氣的連接。打線是COB技術中最為重要的一個工序之一，在這一道工序中，所用的邦定機型號、邦機的參數(shù)設定、線的型號和材質、線徑的大小、線的硬度都會對最后產品的品質和可靠性產生很重要的影響，也是產生不良品的主要工序。以下做簡單的討論：邦定參數(shù)的設定通常我們最關注的邦定參數(shù)有：邦定的功率，這是指邦定時超聲波的功率。邦定的時間，指的是超聲波作用的時間。邦定的壓力，指的是鋼嘴載邦定點上的壓力。以上的參數(shù)設定會直接邦定焊點的質量，要根據(jù)不同的IC做不同的設定，參數(shù)設定是不是合理，可以通過焊點的大小和焊點可以承受拉力來判定。線的選擇線根據(jù)線徑的大小可以有粗線和細線之分，粗線的線徑是1.25mil。而細線的線徑是1.0mil。要根據(jù)IC的PAD大小選擇線徑。線根據(jù)硬度的不同分為硬線和軟線，由于線在邦定過程中會有一個弧度出現(xiàn)，不同硬度的線要求焊點能承受的拉力不一樣，而拉力又受到ICPAD和線徑的限制。邦定線的說明根據(jù)線的材質不同可以分為金線和鋁線，在通常的COB生產中使用的都是鋁線，金線通常應用在CMOS器件中，如IC內部的連接線和CMOS管中的連接線。打線注意事項1、根據(jù)晶粒厚度及封膠高度要求，慎選打線方式。若欲控制較低之曲線，可考慮反向打線方式。2、鋁線亦要根據(jù)打線及晶粒焊墊金屬之性質加以選擇，特別注意伸張度，因它會影響焊點附著品質（表現(xiàn)為拉力和連接的可靠性）。

4、注意鋁線與鋁線、鋁線與晶粒之間以及垂距、短路問題。5、PCB的清潔度亦是影響打線良率的重要因素。6、PCB打線金手指的寬度以及鍍金層的厚度對

Bonding的品質和可靠都有影響。3、打線要隨時注意機臺狀況作適當調整。如：針壓、對準、時間、超音波能量等。焊點判定的依據(jù)在以上的說明中，邦定參數(shù)的選擇和線的選擇都與邦定的焊點有關，那么，如何判定焊點的好壞呢？邦定良好的焊點應具有如下的特點：1、線尾凹面的寬度以線徑的１.5倍為宜。W=1.5D;D=線徑W=焊點的凹面寬度2、線之高度以離開晶粒表面8～10mil為宜。圖中L=8~10mil3、線之拉力強度以大于5~10g以上為宜。拉力的測試需要特定的設備，拉力的定義是在邦定好的線上施加一定的拉力時，焊點不松動脫落的最大力，對于邦定線而言，在ICPAD上的拉力和在PCB上的拉力是不相等的。

過鏡過鏡是指在邦定完成以后，在顯微鏡下對邦定的質量做目測，主要檢查邦定線、焊點以及邦定線之間有沒有短路。如有不良品，則進行修理補焊，確保進入下一工序的產品是良好的。OTP燒錄對需要燒錄程序的OTPMCU的加工，在邦定完成以后，通過過鏡測試，如沒有問題，就要進行OTP的燒錄。對于不用燒錄程序的IC，就不必要做這一步，而直接進行初步測試。測試對于不同的產品，進行加電測試，檢測產品的功能是否正常，這是對邦定和IC的電性能測試。注意事項1、已邦好的線不能碰觸任何物體。2、檢測前檢驗工裝是否處于正常狀態(tài)。3、加電檢測前檢驗電壓等參數(shù)是否正常。封膠為保護邦定線和IC不在以后的搬運和生產過程中損壞，在IC的表面滴一層黑膠，稱之為封膠。膠分為冷膠和熱膠兩種。對于不同的膠，封膠的過程是不一樣的。他們的主要區(qū)別在于：對于冷膠，一般配膠時需添加稀釋劑來調節(jié)膠體流動性，調節(jié)封膠的高度。滴膠時PCB不用加熱。對于熱膠，一般不要加稀釋劑，而是用加熱的方法來調節(jié)膠體流動性。最好是將PCB預熱到110℃。膠體的典型參數(shù)熱膠冷膠固化條件

150℃/20-30min

熱變形溫度

220℃100~115℃/90~60min

抗拉強度kg/mm2

11～13

120~125

℃表面電阻25℃ohm

3.4×1014

7×1014

17~19

體積電阻：ohm-cm

3.2×1015

5×1015

膨脹系數(shù)：%＜0.150.25

粘度（Pa.s,25℃）：100～200

120~150

固化將封好膠的COB放入烘箱，根據(jù)不同的膠體，調節(jié)烘箱的溫度和烘烤的時間，將膠體烘干固化。封膠注意事項1、膠體一般都要冷藏，故取用時一定要回至室溫后方可使用。每次取用量要按需用量而定。因膠在常溫下會有化學變化。2、封膠時注意碰線問題，封膠范圍及厚度，不可露線。3、封膠硬化條件要注意避免發(fā)生針孔、氣泡、變色情形，急速硬化會產生氣泡孔及造成拉力過大，嚴重時還會將線拉斷。4、封膠需采用黑色不透光，低離子含量，不易吸收水氣的材質。5、調和封膠之溶液須使用低離子含量，中性不具腐蝕性材質。膠與溶劑調和不可過稀。

6、封膠烘烤必須參照膠體使用手冊，不可任意提高溫度或縮短烘干時間，亦不可用烘盤烘烤，也不得急速改變COB的溫度。7、封膠完的COB若要過錫爐，烘烤時間應再加長且錫爐的溫度不應太高，低于235℃。過錫時間控制在兩秒以內，以避免因膨脹系數(shù)差異造成的損壞。膠后測試膠后測試和膠前的測試的方法是一樣的，但膠后測試的目的是為了檢測在固化過程中是否有不良發(fā)生。COB的PCB布局

注意事項寬的半徑<=75mm長的半徑<=150mmPCB成型的極限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(qū)1.5mm內，其零件高度不可超過1.5mm；PCB其它區(qū)域有SMT零件，其零件高度不可超過4.0mm。邦定區(qū)Layout注意事項1、打線金手指距離晶粒的距離要根據(jù)晶片的尺寸來確定。2、打線金手指位置勿造成鋁線與晶片之夾角小于30度。3、IC設計時一般會要求底座接VDD或者接GND。PCBlayout時千萬不能接錯。否則會造成大電流甚至將IC損壞。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=0.5~1.5mm。6、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(qū)因需要封膠，區(qū)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(qū)域內不可Lay過孔，區(qū)域內不必郯焊。

BOND識別點做法一：圖中的加號BOND識別點做法二：圖中的不同的引線Layout與IC焊點要一一相對應，使打線不會Short。

幾種可以參考的布局（一）幾種可以參考的布局（二）靜電的防護靜點的產生因為相互摩擦而產生靜電。

在電場或磁場的環(huán)境下。

生產機器要有良好的接地設施。

工作人員須佩帶靜電環(huán)，靜電環(huán)須接地，或穿戴防靜電的衣服和手套。

以靜電防護材料包裝IC。

使用靜電防護桌墊及地毯。

必要時使用離子風扇中和工作環(huán)境中無法用接地來消除的靜電。

不良品分析IC黏在PCB板上時容易脫落。打線時線頭粘不穩(wěn)ICPAD很容易脫落甚至PAD上不留任何痕跡，或整個PAD表面都被拿掉。

打線完好，但測試COB功能不正?；蚬ぷ麟娏鞔?。封膠后測試功能不全，不正?；驘o任何功能。

做成成品后測試工作不正?；蚬ぷ鞑环€(wěn)定。

打線時ICPAD被打穿問題。常見的不良現(xiàn)象IC黏在PCB板上時容易脫落可能的原因膠的粘性不過強。烘烤溫度或時間不夠，導致膠不干。

IC背面粗糙度不夠或有異物。PCB表面氧化或有贓物。解決的辦法改用粘性強的膠或用黑膠。嚴格按照說明書規(guī)定的烘烤時間和溫度作業(yè)。要求代工廠加大打磨力度。將PCB擦干凈再上IC。

打線時線頭粘不穩(wěn)ICPAD很容易脫落甚至PAD上不留任何痕跡，或整個PAD表面都被拿掉?？赡艿脑虬顧C的打線壓力，超音波能量以及壓焊時間等參數(shù)設置不當。ICPAD氧化或有油漬等異物。

打線完好，但測試COB功能不正?；蚬ぷ麟娏鞔??？赡茉騊CBlayout有誤，或斷線或短路。測試架接線錯誤或接觸不良。打線位置不在PAD中央，因偏離造成短路。因打線壓力過大將ICPAD擊穿而造成ICPAD上下層漏電。機器漏電導致IC被靜電擊壞。PCB變形或機臺底盤不平，造成IC各PAD受力不均。做好PCBlayout工作以便嚴格控制好PCB的質量。按照產品原理圖仔細搭接好測試架。定位時盡量使接觸點位于ICPAD的正中間。盡量減小打線壓力，具體情況見下面的案例分析。邦機一定要接地，要用有三根線的電源供。

調整機臺底盤.并確保PCB不變型.封膠后測試功能不全，不正?；驘o任何功能?？赡茉蚰z的膨脹系數(shù)太大，在烘烤中將邦線拉斷。烘烤時因溫度的驟變造成膠體膨脹或收縮厲害，將邦線拉斷。膠的純度不夠或烘烤時間和溫度不合要求?？鞠渎╇娫斐蒊C損壞。IC在粘貼時歪斜造成邦線角過大，封膠后邦線間短路。打線時PAD就已輕微損壞，受熱后出現(xiàn)不良。

解決方法使用膨脹系數(shù)較小的膠。烘烤時盡量使溫度均勻變化，不要有突冷或突熱的情況發(fā)生。保證膠的純度并按膠的說明書設定烘烤時間和溫度。保証烤箱外殼良好的接地性.貼IC時盡量把IC放在金手指的正中央，不傾斜不偏離。調整打線力度。做成成品后測試工作不正常或工作不穩(wěn)定。

可能原因外圍元件不良造成功能不正常。PCBlayout時震蕩器距離IC太遠，震蕩不穩(wěn)定造成IC工作不正常。干擾問題。

解決方法使用質量可靠的元器件，以避免不必要的麻煩。Layout時使震蕩器越靠近IC的震蕩部分越好。干擾問題需軟體與硬體相互配合，具體方法如下。邦定焊點的不良情況斷線線尾抬起的長度L<=1/5的邦定焊點長沒有打上線焊點剝落邦定線拉力測試拉力>5g測試點是A和E點焊點寬度1.5mil<W<2.5mil焊點長度1.7mil<L<3.5mil焊點形狀邦定線的弧度邦定出現(xiàn)方向Θ<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(xiàn)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COB製程能力(1)機臺型號XY分辨率θ分辨率AB-500B0.3㏕(7.62um)0.9°AB-5100.2㏕(5.08um)0.225°邦達1030.2㏕(5.08um)0.36°備注:計算制程能力時,θ分辨率可以忽略不計.機臺參數(shù):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:.機臺型號鋼咀型號焊面長度最小制程能力(ICPAD大小)AB-500B2130-2020-L76um91.24umAB-5102130-2020-L76um86.16um邦達1032130-2020-L76um86.16umCOB製程能力(4)１.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。２.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)鋁線規(guī)格拉力力度1.25㏕7g以上1.0㏕5g以上拉力黑膠參數(shù)各種黑膠的參數(shù)LB-023相關參數(shù):膨脹系數(shù)Cm/cm/℃52.5x10-6熱變形溫度℃158表面電阻500VDC/Ohm-cm6.9X10-16LB-013相關參數(shù):膨脹系數(shù)Cm/cm/℃52.5x10-6熱變形溫度℃152體積電阻500VDC/Ohm-cm6.7X10-15黑膠參數(shù)EO1016相關參數(shù):膨脹系數(shù)Cm/cm/℃46x10-6熱變形溫度℃136體積電阻1000VDC/Ohm-cm6X10-15WK-8126H相關參數(shù):膨脹系數(shù)Cm/cm/℃4.6x10-5熱變形溫度℃136體積電阻1000VDC/Ohm-cm4.6X10-14黑膠參數(shù)EO1061相關參數(shù):膨脹系數(shù)Cm/cm/℃40x10-6熱變形溫度℃1