COB的焊線及其焊線拉力介紹
當 COB 的晶粒黏著好且烘烤完畢后,接下來就是最有趣的打線/焊線(Wire bonding)制程,這個制程與 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,質量也就比較穩定。
以焊點的形狀來區分的話,焊線制程可以分為『球型焊(Ball Bond)』及『楔型焊(Wedge Bond)』兩種。 COB通常采用鋁線(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。
一般的 COB 制程都會再加購一臺手動的焊線機來修補焊線,因為自動機臺太貴了,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 機臺有最大尺寸的限制,而且比SMT小很多,大部分 Wire Bonding 焊頭的移動范圍也僅局限在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 制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制程能力了。
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,然后再打上新的焊線。 挑除焊點時可以拿細小的縫衣針,從線頭的位置刺下去,然后往拉線的方向推就可以把整個焊點推起來,焊點最好要清除干凈,以免重新焊線時干涉到或重迭造成不良。
焊線拉力測試(Wire Pull Test)
在 IC 的封裝制程中,焊線的質量好壞通常采用拉力(Wire pull)、推晶(die shift)、推球(Ball Shift)等三種方法來判定好壞,可是 COB 采用 Al 線制程,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 Leadframe 上面的量測標準,但 COB 制程則較少用來測試晶力黏著度。 一般來說大部分的 COB 制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,不夠的話后段制程用 Epoxy 封膠及烘烤(curing)時會有焊點脫落的風險,這也是COB制程最主要的風險,一旦封了膠就沒有辦法再修理了,一般我們對COB焊線拉力的要求比芯片封裝來的低,通常只要求大于 6g 即可,因為 Wedge bond 的強度比較弱。
如果你有留意 COB 的制程流程圖,你會發現在封膠以前還有一個「測試(Testing)」制程,就是為了確保封膠以前把所有的不良品挑出來修理。