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介紹COB的焊線及其拉力
當 COB 的晶粒黏著好且烘烤完畢後,接下來就是最有趣的打線/焊線(Wire bonding)製程,這個製程與 IC 封裝稍有不同的地方是 IC 用金線(gold wire),而 COB 則用鋁線(Aluminum wire),所以焊點的形狀也就有所不同,其次是焊線的拉力也會不同。一般來說金的延展性比其他金屬來得好,所以金線的拉力就會比較高,也比較不易斷,品質也就比較穩定。
我已經不太記得為何 COB 要用鋁線而不用金線了,也許是因為價錢較便宜的關係吧!說真的,要是 COB 也打金線的話,那工廠管控可就得大大傷腦筋了,因為是「金子」耶!現在的黃金這麼貴,誰不想偷一點呢!
焊線 (Wire Bonding)
以焊點的形狀來區分的話,焊線製程可以分為『球型焊(Ball Bond)』及『楔型焊(Wedge Bond)』兩種。COB通常採用鋁線(Al wire)所以會是 Wedge Bond。根據經驗及數據,球型焊的強度比楔型焊來得好,可是「金線」也比較貴。
『球型焊(Ball Bond)』及『楔型焊(Wedge Bond)』的優缺點:
註:「額外面積」,我已經有點忘記這是什麼了,如果沒有記錯的話,應該是Bonding時的面積,也就是焊線直徑的倍數,以同樣直徑的金線及鋁線來比較,球型焊點所需的面積通常比楔型焊點來得小。
一般的 COB 製程都會再加購一台手動的焊線機來修補焊線,因為自動機台太貴了,如果停下來作修補將會影響到產出數量。手動修補也比較有彈性,可以選擇焊墊上沒有點焊過的位置來重新焊線,這樣也可以得到比較好的焊接強度。
COB通常不建議做 PCB 拼板(panelization),因為 Wire Bonding 機台有最大尺寸的限制,而且比SMT小很多,大部分 Wire Bonding 焊頭的移動範圍也僅侷限在4"x4"之內,如果要同時打超過兩顆以上的COB時,就需要特別留意其距離。
就我所知道 COB 製程能力最小可以打到 90um 的焊點間距,但是一般的COB較能接受的是100~140um的焊點間距。也許現在已經有更新的製程能力了。
焊線修理
COB 的焊線打在 PCB 上面,但是 PCB 的鍍金層基本上很難有非常平均的鍍層,再加上有些因素造成焊線的不穩定,所以有時候會有打線不良的情形發生,這時候就需要有技巧的熟練作業員來挑掉原來的焊線,然後再打上新的焊線。挑除焊點時可以拿細小的縫衣針,從線頭的位置刺下去,然後往拉線的方向推就可以把整個焊點推起來,焊點最好要清除乾淨,以免重新焊線時干涉到或重疊造成不良。
焊線拉力測試(Wire Pull Test)
在 IC 的封裝製程中,焊線的品質好壞通常採用拉力(Wire pull)、推晶(die shift)、推球(Ball Shift)等三種方法來判定好壞,可是COB採用Al(鋁)線製程,沒有焊球(ball),所以推球就不適用在COB。推晶是用來判斷晶粒(die)有沒有確實黏貼在 Lead-frame 上面的量測標準,但 COB 製程則較少用來測試晶力黏著度。一般來說大部分的 COB 製程只會測試焊線拉力,它可以測出打線的焊點焊在PCB的強度夠不夠,不夠的話後段製程用 Epoxy封膠及烘烤(curing)時會有焊點脫落的風險,這也是COB製程最主要的風險,一旦封了膠就沒有辦法再修理了,一般我們對COB焊線拉力的要求比晶片封裝來的低,通常只要求大於 6g 即可,因為 Wedge bond 的強度比較弱。
如果你有留意 COB 的製程流程圖,你會發現在封膠以前還有一個「測試(Testing)」製程,就是為了確保封膠以前把所有的不良品挑出來修理。
相關閱讀:
COB對PCB設計的要求
COB(Chip On Board)的製程簡單介紹
何謂COB (Chip On Board) ?介紹COB的演進歷史
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訪客留言內容(Comments)
// Begin Comments & Trackbacks ?>2.5 and 3.0 gf for 25um AL and Au wire respctively. Military specifications. MIL-STD-883C, noitice5, method 2011.6
前輩您好.
您的文章中有一部分不解還請解惑,在焊線章節提到
COB通常採用鋁線(Al wire)所以會是 Wedge Bond。根據經驗及數據,球型焊的強度比楔型焊也好,可是「金線」也比較貴。
但在文字下方的球型與與楔行比較的表格中,焊點強度一項寫的與上文似乎是相反的
謝謝
版大你好
近期遇到幾個問題,想藉由您的經驗來分析原因,還勞煩版大幫忙解惑,謝謝!!!
1.為何在封膠前已做了測試,確認為良品,且ic功能正常,但封膠後卻仍有不良品產生,這有可能發生的原因為何呢??
2.為何封膠完成後測試功能發現不良,但按壓封膠的地方,再操作,此時功能卻又正常,請問這有可能發生的原因又是為何呢??
3.即然COB焊線拉力有做測試,那他的承載力是否也有規範呢?ex:鋁線只能承載多重的重量之類,又如若封膠環氧樹脂調配的比例不對,會量的多寡是否也會影響打線的品質呢??
以上還以勞煩有經驗的大大們幫忙解答,謝謝!!!
版大您好,感謝您的好文分享,我比較沒有這方面的經驗,是否可請教您一個問題,一般在晶圓切好後的die pad表面是否會有錫? 還是說在wire bonding時才會上一點點錫,讓線可以黏在pad上? 謝謝
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請問版大
關於COB焊線拉力大於6g這個數值是否有其依據來源呢?有無相關規範書可供查詢(例如JEDEC….等)
因工作關係剛好這樣這些資料,還望版大分享提供
感謝您