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COB Epoxy灌膠時氣泡產生的原因與解決方法
COB (Chip On Board) 的黑膠 (Epoxy)有氣泡通常是不被允許的,因為外部氣孔不但會影響到外觀,內部氣孔更有可能會破壞 Wire bonding (歪棒) 的鋁線穩定度。
對於有氣泡的COB完成品,即使在COB製程剛完成時可以通過功能測試(FVT),也不代表以後就沒有問題,因為這類有氣泡的COB在使用一段時間後,極有可能會因為氣孔內空氣的熱脹冷縮的作用而扯斷內部的鋁線(Al wire)。另外,內部氣孔也可能會積存水氣,久而久之造成零件內部線路氧化,進而影響產品功能或穩定度。
黑膠(Epoxy)會產生氣泡的原因很多,解決的方法也不一定。咱們就先從黑膠點膠時可能產生氣泡的原因說起好了。黑膠本身其實是不太會產生氣體的,所以氣孔的形成的原因一般來自外界與製程限制。
COB點膠時可能形成「氣孔」的幾個可能原因:
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黑膠中混有空氣。
一般COB的膠都是採用AB雙液膠,包含有主液劑及硬化劑兩液,這兩種膠劑必須經過充分攪拌才能確保其主液膠與硬化劑充分混合以避免有點膠不乾的問題,當AB膠在攪拌的過程中,空氣就可能會經由攪拌而被混雜進AB膠當中。可以參見後續的說明。 -
灌膠時空氣包封來不及逃出。
灌膠時如果速度太快或灌膠的程序不對,就容易把空氣包封在黑膠內部,再加上如果黑膠的黏性較高,空氣根本就沒有機會排出,只能一直保存在封膠的內部而形成氣泡。
灌膠的程序最好由機器代勞,可以有比較穩定的灌膠品質,另外,一般灌膠的程序要用小針管,可以從外部開始往內部繞圈完成,或相反亦可;切忌從中間一次大量灌膠,否則會在零件與零件間形成陰影效應,所以一般最常發生氣泡的地方是在晶圓(dice)與電路板(PCB)的交界處或在鋁線的焊接處。 -
黑膠的黏度(viscosity)太高。
黑膠的黏度如果太高,流動性就會不足,也就比較無法填滿有縫隙的地方,等到烘烤的初期流動性增加了,一則黑膠流動填滿原來的空隙,但在表面形成氣泡;二則空氣還是無法完全溢出,就會形成內部氣泡。
其解決的方法可以尋找黏度較低的黑膠(epoxy)以增加流動性,或是採用預熱黑膠與電路板的製程,黑膠有個很奇怪的特性,當你加給它一點點溫度(60~80°C左右)時,它的流動性反而會變得比室溫時還好,但是加熱到更高的溫度後(120~150°C左右),流動就會迅速降低而開始固化。 -
黑膠的烘烤條件不恰當
有些人為了求快而把黑膠烘烤的溫度調高以縮短烘烤的時間,當黑膠烘烤的溫度過高時,固化速度雖然加快了,但相對的也降低了氣泡自黑膠中逃逸而出的可能性。另外,黑膠固化速度過快也可能引起黑膠脆化的問題,反而不利品質管控。
其他還有一些關於黑膠的儲藏、操作等不當所可以引起黑膠氣泡的原因:
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黑膠退冰後,超過使用期限。
一般的黑膠都需要低溫儲存,退冰之後要在規定時間後用完,如果超過期限就會有硬化的可能性,會影響到灌膠後流動的速度,流動太慢的黑膠,容易在晶圓(dice)與電路板(PCB)的交界處或在鋁線的焊接處產生氣泡。 -
黑膠有沒有按照供應商的要求在使用前滾動。
黑膠通常都會加入一些可以幫助凝固的其他物質,存放一段時間之後容易因為重量的關係沈澱(deposited),使用前如果沒有做過滾動的程序,就會有混合不均勻的情形出現,影響灌膠的品質,氣泡也是其中一項。 -
黑膠儲存有無顛倒放置。
如同前一項提到的問題,黑膠存放容易沈澱,所以必須倒著存放(開口蓋子在下方),這是為了在開蓋的時候檢查有否沈澱結成硬塊,如果有硬塊產生,就必須把這些硬塊敲碎,讓它再混合進去原來的黑膠中,這樣黑膠的成份比率才不會跑掉。 -
黑膠攪拌過久或不均勻。
黑膠需要攪拌是為了要均勻其成份,避免因為存放過久沈澱所產生的問題,但有些設備不夠完善的公司會拿棍棒直接攪拌黑膠,這樣就容易因為攪拌而把空氣拌入到黑膠之中,解決的方法使用滾動攪拌的方式或是做黑膠的脫泡處理,脫泡處理一般是放在一個可以承受大氣壓的鋼筒中,然後降低其內部壓力,讓空氣自黑膠中溢出。 -
黑膠灌膠後擺放在室溫過久。
一般灌膠後不建議擺放在室溫下過久,否則容易讓外部的黑膠先行硬化,而影響內部氣泡逃脫的機會。
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