当 COB 的晶粒黏着好且烘烤完毕后,接下来就是最有趣的打线/焊线(Wire bonding)制程,这个制程与 IC 封装稍有不同的地方是 IC 用金线(gold wire),而 COB 则用铝线(Aluminum wire),所以焊点的形状也就有所不同,其次是焊线的拉力也会不同。一般来说金的延展性比其他金属来得好,所以金线的拉力就会比较高,也比较不易断,品质也就比较稳定。
我已经不太记得为何 COB 要用铝线而不用金线了,也许是因为价钱较便宜的关系吧!说真的,要是 COB 也打金线的话,那工厂管控可就得大大伤脑筋了,因为是「金子」耶!现在的黄金这么贵,谁不想偷一点呢!
焊线 (Wire Bonding)
以焊点的形状来区分的话,焊线制程可以分为『球型焊(Ball Bond)』及『楔型焊(Wedge Bond)』两种。COB通常採用铝线(Al wire)所以会是 Wedge Bond。根据经验及数据,球型焊的强度比楔型焊来得好,可是「金线」也比较贵。
『球型焊(Ball Bond)』及『楔型焊(Wedge Bond)』的优缺点:
註:「额外面积」,我已经有点忘记这是什么了,如果没有记错的话,应该是Bonding时的面积,也就是焊线直径的倍数,以同样直径的金线及铝线来比较,球型焊点所需的面积通常比楔型焊点来得小。
一般的 COB 制程都会再加购一台手动的焊线机来修补焊线,因为自动机台太贵了,如果停下来作修补将会影响到产出数量。手动修补也比较有弹性,可以选择焊垫上没有点焊过的位置来重新焊线,这样也可以得到比较好的焊接强度。
COB通常不建议做 PCB 拼板(panelization),因为 Wire Bonding 机台有最大尺寸的限制,而且比SMT小很多,大部分 Wire Bonding 焊头的移动范围也仅侷限在4"x4"之内,如果要同时打超过两颗以上的COB时,就需要特别留意其距离。
就我所知道 COB 制程能力最小可以打到 90um 的焊点间距,但是一般的COB较能接受的是100~140um的焊点间距。也许现在已经有更新的制程能力了。
焊线修理
COB 的焊线打在 PCB 上面,但是 PCB 的镀金层基本上很难有非常平均的镀层,再加上有些因素造成焊线的不稳定,所以有时候会有打线不良的情形发生,这时候就需要有技巧的熟练作业员来挑掉原来的焊线,然后再打上新的焊线。挑除焊点时可以拿细小的缝衣针,从线头的位置刺下去,然后往拉线的方向推就可以把整个焊点推起来,焊点最好要清除干净,以免重新焊线时干涉到或重叠造成不良。
焊线拉力测试(Wire Pull Test)
在 IC 的封装制程中,焊线的品质好坏通常採用拉力(Wire pull)、推晶(die shift)、推球(Ball Shift)等三种方法来判定好坏,可是COB採用Al(铝)线制程,没有焊球(ball),所以推球就不适用在COB。推晶是用来判断晶粒(die)有没有确实黏贴在 Lead-frame 上面的量测标准,但 COB 制程则较少用来测试晶力黏着度。一般来说大部分的 COB 制程只会测试焊线拉力,它可以测出打线的焊点焊在PCB的强度够不够,不够的话后段制程用 Epoxy封胶及烘烤(curing)时会有焊点脱落的风险,这也是COB制程最主要的风险,一旦封了胶就没有办法再修理了,一般我们对COB焊线拉力的要求比晶片封装来的低,通常只要求大于 6g 即可,因为 Wedge bond 的强度比较弱。
如果你有留意 COB 的制程流程图,你会发现在封胶以前还有一个「测试(Testing)」制程,就是为了确保封胶以前把所有的不良品挑出来修理。
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何谓COB (Chip On Board) ?介绍COB的演进歷史
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欧付宝
版主你好,因为工作上的需要,正在找寻 COB LED 模组 wire bonding 维修的厂商,不知您是否有认识的厂商可以推荐? 感恩!
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乔治,
没有你需要的资讯。
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谢谢回覆,我的die pad意思是指die上面要拉线出来到外面package pin的那个金属焊点,不是很确定是否可以直接叫他die pad。这个点一般的材质一样也是以硅当材质吗? 再麻烦了~ 谢谢
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版大您好,谢谢您的回覆,
方便再请教您一般die pad上的材质为何? 我这边查到的资料似乎是显示为铝? 谢谢
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轩,
硅晶圆的基本材质当然是硅,还是我误会你【die pad】的的意思?
「铝」应该是lead-frame的材质之一吧!
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版大您好,感谢您的好文分享,我比较没有这方面的经验,是否可请教您一个问题,一般在晶圆切好后的die pad表面是否会有锡? 还是说在wire bonding时才会上一点点锡,让线可以黏在pad上? 谢谢
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轩,
一般情况下die cut、die bond 及 wire bond 都不会有锡,你应该检查你自己的制程那里可能沾锡。
Wire bond 用的是金线、铝线或铜线,而且用针头加压加热将线黏在pad上。
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您好,有关球形与楔形焊接优缺点的表格有个问题想请教您。
需要额外面积是什么意思?
By the way 表格强度的部份好像打相反了?
谢谢您
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小川;
「额外面积」,我已经有点忘记这是什么了,如果没有记错的话,应该是Bonding时的面积,也就是焊线直径的倍数,以同样直径的金线及铝线来比较,球型焊点所需的面积通常比楔型焊点来得小。
表格的确有些错误,更正了,但还是不敢确定全部正确,如有看到错误在麻烦通知一下。
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板大您好:
请问一下您有认识的打线工厂吗?谢谢。
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请教铝线的厂牌或代理商及电话
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Sam;
对不起!已经很久没有实际接触COB的制程了,所以手上的资料已经过期。
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版大你好
近期遇到几个问题,想藉由您的经验来分析原因,还劳烦版大帮忙解惑,谢谢!!!
1.为何在封胶前已做了测试,确认为良品,且ic功能正常,但封胶后却仍有不良品产生,这有可能发生的原因为何呢??
2.为何封胶完成后测试功能发现不良,但按压封胶的地方,再操作,此时功能却又正常,请问这有可能发生的原因又是为何呢??
3.即然COB焊线拉力有做测试,那他的承载力是否也有规范呢?ex:铝线只能承载多重的重量之类,又如若封胶环氧树脂调配的比例不对,会量的多寡是否也会影响打线的品质呢??
以上还以劳烦有经验的大大们帮忙解答,谢谢!!!
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Bonnie;
1. 这种原因可能很多,建议你先用X-Ray检查可能是那个地方出了问题,是焊线断了?还是焊点脱落?还是其他问题,一般COB测试后会先放在一旁等待灌环氧树脂胶,灌胶的时候如果不小心有可能会去伤到焊线,另外环氧树脂的选用也很重要,CTE变化不可以太大,也就是在烘烤过程中树脂的体积变化不可以太大,否则容易拉扯到焊线或焊点,造成脱落。所以也会跟烘烤的温度有关,温度越高,树脂硬化缩收可能就越大,拉扯的力道也就越大,这就要配合焊线的拉力,一定强度的拉力才能承受树脂硬化的拉扯力道‧再来就是ESD(静电了)。
2. 这个比较有可能是焊线的焊点脱落或是接触不良所造成,建议先使用X-Ray查看再把COB的树脂局部磨掉检查。
3. 不太瞭解你的承载力是什么意思,如果是铝线本身的承受力,可以要求铝线厂商提供规格。
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前辈您好.
您的文章中有一部分不解还请解惑,在焊线章节提到
COB通常採用铝线(Al wire)所以会是 Wedge Bond。根据经验及数据,球型焊的强度比楔型焊也好,可是「金线」也比较贵。
但在文字下方的球型与与楔行比较的表格中,焊点强度一项写的与上文似乎是相反的
谢谢
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Mark;
表格中的资料的确有误,而且还不只拉力这一项,
谢谢你的提醒。
因为我现在已经不在这个行业,
所以有些资讯可能不是那么清楚了,
待我重新查证后尽快订正。
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请问,如果以ASM AB520的机器打线,Die厚度 300um
由Die Pad到PCB这段铝线,最短可以到多短?
这个和机器的能力有关吗?
如果有,市面上哪种机器距离最短?
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Yuanpro;
我离开打线的行业已经有一段时间了,有些资讯或许跟不上时代,所以参考就好。
就我以前接触过打线机的经验,机器的精准度已经很足够了,我不认为 die pad 到 PCB 这段铝线有机器上的限制,我认为其限制应该放在物理特性上,如何让铝线不会碰触到其他相邻的铝线?如何避免铝线接触到 dice 的其他地方?这些可能都得看 die pad 及 PCB pad 的设计才能决定,还有铝线的弧度也要稍微考虑一下。另外,如果 dice 太靠近 PCB pad,还得考虑 dice 移动所造成的问题。
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2.5 and 3.0 gf for 25um AL and Au wire respctively. Military specifications. MIL-STD-883C, noitice5, method 2011.6
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Thanks for the information share. My personal think the requirement for 2.5 and 3.0 gf for 25 um AL wire is really low and easy to achieve.
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请问版大
关于COB焊线拉力大于6g这个数值是否有其依据来源呢?有无相关规范书可供查询(例如JEDEC….等)
因工作关系刚好这样这些资料,还望版大分享提供
感谢您
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felixzero;
Sorry!我没有这个规格,6g是根据经验得来的数据,一般的COB代工厂很少定义这个拉力,但有规模的应该没有问题。
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