COB邦定工藝：從基礎(chǔ)到優(yōu)化的全面解析

一、COB邦定工藝流程概述

COB（Chip On Board）邦定工藝是一種將裸芯片直接固定于印刷線路板（PCB）上的封裝技術(shù)，通過一系列工序?qū)崿F(xiàn)芯片與線路板電極之間的電氣與機械連接。這種工藝區(qū)別于傳統(tǒng)的插針、焊腳或表面貼裝技術(shù)，具有小尺寸、高可靠性和良好電性能等特點，廣泛應(yīng)用于電子元器件封裝領(lǐng)域，如游戲機、石英鐘、手表等各類電子產(chǎn)品中 。

COB邦定工藝涉及多個環(huán)節(jié)，包括對PCB板的預(yù)處理、芯片的粘貼與固定、引線鍵合以及后續(xù)的檢測和封裝保護等。整個工藝流程需要嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)的參數(shù)和操作規(guī)范，以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。例如，在芯片粘貼過程中，要保證芯片與PCB板之間的準(zhǔn)確對位和平整貼合；在引線鍵合時，要確保焊接質(zhì)量和電氣連接的穩(wěn)定性。

二、COB邦定工藝的主要步驟

（一）PCB板清潔

這是COB邦定工藝的第一步，也是非常關(guān)鍵的一步。由于PCB板在生產(chǎn)、運輸或儲存過程中可能會沾染焊錫殘渣、灰塵污漬、油污或形成氧化層等不潔物質(zhì)，這些都會影響后續(xù)邦定工序的質(zhì)量。如果不進(jìn)行清潔處理，在固晶和焊線等工序中容易導(dǎo)致不良產(chǎn)品的增多甚至報廢 。 清潔的方法包括使用橡皮擦試邦定定位或測試針位，然后用毛刷刷干凈或用氣槍吹凈。對于防靜電要求嚴(yán)格的產(chǎn)品，還需要使用離子吹塵機進(jìn)行清潔。清潔的目的就是要把PCB板邦線焊盤上的灰塵和油污等清除干凈，從而提高邦定的品質(zhì)。

（二）滴粘接膠

滴粘接膠的目的是為了防止產(chǎn)品在傳遞和邦線過程中芯片（DIE）脫落。在COB工序中，通常采用針式轉(zhuǎn)移和壓力注射法兩種方式進(jìn)行滴膠 。

• 針式轉(zhuǎn)移法：用針從容器里取一小滴粘劑點涂在PCB上，這是一種非常迅速的點膠方法。

• 壓力注射法：將膠裝入注射器內(nèi)，施加一定的氣壓將膠擠出來，膠點的大小由注射器噴口口徑的大小、加壓時間和壓力大小決定，并且與膠水的粘度有關(guān)。此工藝一般用在滴粘機或DIE BOND自動設(shè)備上。 膠滴的尺寸與高度取決于芯片（DIE）的類型、尺寸、與PAD位的距離、重量而定。尺寸和重量大的芯片膠滴量大一些，但也不宜過大，要以保證足夠的粘度為準(zhǔn)，同時粘接膠不能污染邦線焊盤。

（三）芯片粘貼（固晶）

芯片粘貼也叫DIE BOND，在這個步驟中，要求真空吸筆（吸咀）材質(zhì)硬度要小（也有些公司采用棉簽粘貼），吸咀直徑視芯片大小而定，咀尖必須平整以免刮傷DIE表面。在粘貼時須檢查DIE與PCB型號、粘貼方向是否正確，DIE貼到PCB必須做到“平穩(wěn)正”。其中，“平”就是指DIE與PCB平行貼緊無虛位；“穩(wěn)”是指DIE與PCB在整個流程中不易脫落；“正”是指DIE與PCB預(yù)留位正貼，不可偏扭，并且一定要注意芯片（DIE）方向不得有貼反向的現(xiàn)象 。

（四）邦線（引線鍵合）

邦線（引線鍵合）是將晶片（LED晶粒或IC芯片）與PCB板上對應(yīng)的焊盤通過鋁絲或金絲進(jìn)行橋接，即COB的內(nèi)引線焊接。邦定依BONDING圖所定位置把各邦線的兩個焊點連接起來，使其達(dá)到電氣與機械連接。邦定的PCB做邦定拉力測試時要求其拉力符合公司所訂標(biāo)準(zhǔn)（例如，參考1.0線大于或等于3.5G，1.25線大于或等于4.5G），鋁線焊點形狀為橢圓形，金線焊點形狀為球形。在邦線過程中，操作人員應(yīng)用顯微鏡觀察邦線過程，看有無斷線、卷線、偏位、冷熱焊、起鋁等不良現(xiàn)象，如有則立即通知管理工或技術(shù)人員。在正式生產(chǎn)之前一定得有專人首檢，檢查其有無邦錯、少邦、漏邦拉力等現(xiàn)象，并且每隔2個小時應(yīng)有專人核查其正確性 。

（五）測試

在邦定過程中可能會出現(xiàn)一些如斷線、卷線、假焊等不良現(xiàn)象而導(dǎo)致芯片故障，所以芯片級封裝都要進(jìn)行性能檢測。根據(jù)檢測方式可分非接觸式檢測（檢查）和接觸式檢測（測試）兩大類。非接觸式檢測已從人工目測發(fā)展到自動光學(xué)圖象分析（AOI）、X射分析，從外觀電路圖形檢查發(fā)展到內(nèi)層焊點質(zhì)量檢查，并從單獨的檢查向質(zhì)量監(jiān)控和缺陷修補相結(jié)合的方向發(fā)展 。

（六）封黑膠加熱固化

這一工序主要是對測試OK之PCB板進(jìn)行點黑膠。在點膠時要注意黑膠應(yīng)完全蓋住PCB太陽圈及邦定芯片鋁線，不可有露絲現(xiàn)象，黑膠也不可封出太陽圈以外及別的地方有黑膠，如有漏膠應(yīng)用布條即時擦拭掉。在整個滴膠過程中針咀或毛簽都不可碰到DIE及邦定好的線。烘干后的黑膠表面不得有氣孔，及黑膠未固化現(xiàn)象。黑膠高度不超過1.8MM為宜，特別要求的應(yīng)小于1.5MM，點膠時預(yù)熱板溫度及烘干溫度都應(yīng)嚴(yán)格控制（例如，以振其BE - 08黑膠FR4PCB板為例：預(yù)熱溫度120±15度，時間為1.5 - 3.0分鐘；烘干溫度為140±15度，時間為40 - 60分鐘）。封膠方法通常也采用針式轉(zhuǎn)移法和壓力注射法，有些公司也用滴膠機，但其成本較高效率低下，通常都采用棉簽和針筒滴膠，但對操作人員要有熟練的操作能力及嚴(yán)格的工藝要求，因為如果碰壞芯片再返修就會非常困難，所以此工序管理人員和工程人員必須嚴(yán)格管控 。

（七）最終測試與入庫

經(jīng)過前面的工序后，再次進(jìn)行測試，確保產(chǎn)品完全符合質(zhì)量要求。測試合格的產(chǎn)品即可入庫，準(zhǔn)備投入市場或用于后續(xù)的組裝工序。

三、COB邦定工藝的關(guān)鍵技術(shù)點

（一）芯片與PCB的精確對位

在芯片粘貼（固晶）過程中，芯片與PCB的精確對位至關(guān)重要。這不僅要求芯片的型號與PCB板相匹配，還需要在粘貼時確保芯片在PCB板上的位置準(zhǔn)確無誤。哪怕是微小的偏差，都可能導(dǎo)致后續(xù)引線鍵合時焊點錯位，影響電氣連接的穩(wěn)定性，甚至可能使整個芯片無法正常工作。例如，在一些高密度引腳的芯片封裝中，如果芯片的某個引腳沒有準(zhǔn)確對準(zhǔn)PCB板上對應(yīng)的焊盤，在進(jìn)行邦線操作時就無法形成有效的電氣連接，從而造成產(chǎn)品故障 。

（二）引線鍵合的質(zhì)量控制

1. 焊接強度 邦線（引線鍵合）的焊接強度直接關(guān)系到產(chǎn)品的可靠性。在邦定過程中，要確保邦線與芯片和PCB板上的焊點連接牢固，滿足規(guī)定的拉力標(biāo)準(zhǔn)。如1.0線的拉力要大于或等于3.5G，1.25線的拉力要大于或等于4.5G。如果焊接強度不足，在產(chǎn)品的使用過程中，可能會因為受到外力、溫度變化等因素的影響而導(dǎo)致邦線斷裂，從而使芯片失去電氣連接 。

2. 焊點形狀與質(zhì)量 鋁線焊點形狀為橢圓形，金線焊點形狀為球形，焊點的尺寸也有嚴(yán)格的要求。例如，線尾要大于或等于0.3倍線徑小于或等于1.5倍線徑，焊點的長度大于或等于1.5倍線徑小于或等于5.0倍線徑，焊點的寬度大于或等于1.2倍線徑小于或等于3.0倍線徑。不良的焊點形狀，如形狀不規(guī)則、尺寸不符合要求等，可能會導(dǎo)致電氣性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)虛焊、短路等問題。

3. 焊接過程中的工藝控制 在邦線過程中，要控制好焊接參數(shù)，如超聲功率、焊接時間、壓力等。這些參數(shù)的不當(dāng)設(shè)置可能會引起焊接缺陷，如冷熱焊、起鋁等現(xiàn)象。例如，超聲功率過高可能會損傷芯片或邦線，功率過低則可能導(dǎo)致焊接不牢固；焊接時間過長可能會使焊點過大或產(chǎn)生多余的金屬堆積，時間過短則可能造成焊接不良。操作人員需要通過顯微鏡密切觀察邦線過程，及時發(fā)現(xiàn)并解決這些問題。

（三）粘接膠的使用

1. 膠量控制 粘接膠的膠量需要精確控制。膠量過少可能無法有效地防止芯片在傳遞和邦線過程中脫落；膠量過多則可能會污染邦線焊盤，影響邦線的電氣連接。膠滴的尺寸與高度取決于芯片（DIE）的類型、尺寸、與PAD位的距離、重量而定，不同的產(chǎn)品需要根據(jù)實際情況確定合適的膠量 。

2. 膠水特性匹配 選擇的粘接膠需要具備合適的特性，如良好的粘接性、機械強度、抗剝離力以及抗熱沖擊特性等。不同的應(yīng)用場景可能需要不同類型的膠水，例如，有些產(chǎn)品可能需要在高溫環(huán)境下工作，這就要求粘接膠具有良好的耐高溫性能；有些產(chǎn)品可能會受到較大的外力沖擊，那么膠水的抗剝離力和機械強度就顯得尤為重要。

（四）封膠工藝的要求

1. 黑膠覆蓋完整性 封黑膠時，黑膠應(yīng)完全蓋住PCB太陽圈及邦定芯片鋁線，不能有露絲現(xiàn)象，也不可封出太陽圈以外及別的地方有黑膠。如果黑膠覆蓋不完整，可能會使芯片或邦線暴露在外界環(huán)境中，受到灰塵、濕氣等因素的影響，從而降低產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

2. 黑膠固化質(zhì)量 烘干后的黑膠表面不得有氣孔，且黑膠要完全固化。黑膠固化過程中的溫度和時間控制非常關(guān)鍵，如果溫度過高或時間過長，可能會導(dǎo)致黑膠產(chǎn)生氣孔或過度固化，使黑膠變脆；溫度過低或時間過短則可能導(dǎo)致黑膠未完全固化，影響其保護性能。同時，黑膠的高度也需要控制在一定范圍內(nèi)，一般不超過1.8MM為宜，特別要求的應(yīng)小于1.5MM。

四、COB邦定工藝流程實例分析

（一）以某LED照明產(chǎn)品的COB邦定為例

1. 擴晶 首先，采用擴張機將廠商提供的整張LED晶片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便于刺晶。這一步驟就像是為后續(xù)的芯片操作做準(zhǔn)備工作，將緊密排列的晶粒變得易于操作，就像把一團緊密的珠子散開一樣，方便每個珠子（晶粒）的單獨處理 。

2. 點銀漿（適用于LED芯片邦定） 對于LED芯片邦定，采用點膠機將適量的銀漿點在PCB印刷線路板上。銀漿在這里起到連接芯片和PCB板的作用，類似于一種導(dǎo)電的膠水，能夠確保芯片與PCB板之間的電氣連接。

3. 刺晶 將備好銀漿的擴晶環(huán)放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED晶片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上。這一步需要操作員非常小心和精準(zhǔn)，因為是在顯微鏡下操作，類似于進(jìn)行微觀的外科手術(shù)，任何一點失誤都可能影響芯片與PCB板的連接效果。

4. 銀漿固化 將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置一段時間，待銀漿固化后取出。但要注意不可久置，不然LED芯片鍍層會烤黃（即氧化），給邦定造成困難。這一步就像是把剛剛搭建好的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，確保其穩(wěn)定性，但又要注意火候，避免過度加熱導(dǎo)致芯片受損。

5. 后續(xù)通用工序 在完成上述針對LED芯片邦定的特殊步驟后，接下來的工序就和一般的COB邦定工藝相同，包括清潔PCB（如果之前的工序中有污染風(fēng)險的話）、滴粘接膠、芯片粘貼（固晶）、邦線（引線鍵合）、測試、封黑膠加熱固化、最終測試與入庫等步驟。在整個過程中，每個環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行操作，例如邦線過程中對拉力的測試、封黑膠時對黑膠覆蓋和固化的控制等，以確保最終生產(chǎn)出的LED照明產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

（二）某電子產(chǎn)品中的IC芯片COB邦定

1. PCB板預(yù)處理 由于IC芯片的邦定同樣對PCB板的清潔度有很高要求，所以首先進(jìn)行PCB板的清潔，去除油污、氧化層等雜質(zhì)。然后根據(jù)芯片的粘貼要求，可能會進(jìn)行滴粘接膠的操作。

2. 芯片粘貼 使用真空吸筆將IC芯片準(zhǔn)確地粘貼到PCB板上，保證芯片與PCB板之間的“平穩(wěn)正”。在這個過程中，要特別注意芯片的方向不能貼反，并且吸筆的材質(zhì)硬度要小，咀尖平整，以免刮傷芯片表面。

3. 邦線操作 采用鋁絲焊線機將IC芯片與PCB板上對應(yīng)的焊盤鋁絲進(jìn)行橋接。在邦定過程中，嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，確保邦線的拉力符合標(biāo)準(zhǔn)，焊點形狀和尺寸正確，同時通過顯微鏡觀察是否有焊接不良現(xiàn)象。

4. 檢測與封裝 進(jìn)行測試以檢查芯片是否正常工作，對于不合格的產(chǎn)品進(jìn)行返修。然后對合格的產(chǎn)品進(jìn)行封黑膠加熱固化，保護芯片和邦線。最后再次進(jìn)行測試，確保產(chǎn)品完全合格后入庫。

五、COB邦定工藝的優(yōu)化方法

（一）設(shè)備優(yōu)化

1. 自動化設(shè)備的引入 在COB邦定工藝中，引入自動化設(shè)備可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，自動化的點膠機能夠更精確地控制膠量，避免人工操作時膠量不均勻的問題；自動化的邦線設(shè)備可以更穩(wěn)定地控制焊接參數(shù)，提高邦線的質(zhì)量和一致性。自動化設(shè)備還可以減少人為因素對生產(chǎn)過程的影響，降低操作人員的勞動強度。

2. 設(shè)備的升級與維護 定期對邦定設(shè)備進(jìn)行升級，以提高設(shè)備的性能和功能。例如，邦線機的超聲功率控制模塊可以進(jìn)行升級，使其能夠更精確地調(diào)整超聲功率，適應(yīng)不同的邦線需求。同時，加強設(shè)備的維護保養(yǎng)，定期清潔、檢查設(shè)備的關(guān)鍵部件，及時更換磨損的零件，確保設(shè)備的正常運行。例如，對邦線機的焊接頭進(jìn)行定期清潔和檢查，防止因焊接頭臟污或磨損而導(dǎo)致的焊接不良問題。

（二）工藝參數(shù)優(yōu)化

1. 實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析 通過實驗設(shè)計（DOE）方法，系統(tǒng)地研究不同工藝參數(shù)對邦定質(zhì)量的影響。例如，研究邦線過程中的超聲功率、焊接時間、壓力等參數(shù)的不同組合對焊接質(zhì)量的影響。然后對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。例如，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在邦定某型號芯片時，超聲功率為X瓦、焊接時間為Y秒、壓力為Z克時，能夠獲得最佳的焊接質(zhì)量。

2. 實時監(jiān)控與反饋調(diào)整 在生產(chǎn)過程中，采用實時監(jiān)控技術(shù)對關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。例如，在邦線過程中，實時監(jiān)測超聲功率、焊接溫度等參數(shù)。一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)偏離設(shè)定值，及時進(jìn)行反饋調(diào)整，確保工藝參數(shù)始終保持在最佳范圍內(nèi)。這可以通過安裝傳感器和自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，如在邦線機上安裝溫度傳感器和功率傳感器，與控制系統(tǒng)相連，當(dāng)溫度或功率超出正常范圍時，控制系統(tǒng)自動調(diào)整相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)。

（三）材料改進(jìn)

1. 粘接膠的改進(jìn) 研發(fā)具有更好性能的粘接膠，如更高的粘接強度、更好的抗熱沖擊性和更低的收縮率等。例如，開發(fā)一種新型的環(huán)氧粘接膠，其粘接強度比傳統(tǒng)膠水提高了30%，在高溫環(huán)境下的抗熱沖擊性能也有顯著提升。這樣可以提高芯片粘貼的可靠性，減少在后續(xù)工序中芯片脫落的風(fēng)險。

2. 邦線材料的優(yōu)化 對邦線材料進(jìn)行優(yōu)化，例如研究新型的鋁絲或金絲材料，提高其導(dǎo)電性、機械強度和耐腐蝕性。如開發(fā)一種新型的鋁合金絲，其導(dǎo)電性比傳統(tǒng)鋁絲提高了15%，機械強度提高了20%，在潮濕環(huán)境下的耐腐蝕性也有明顯改善。這有助于提高邦線的電氣性能和使用壽命，從而提高整個COB邦定產(chǎn)品的質(zhì)量。

（四）人員培訓(xùn)與管理

1. 專業(yè)技能培訓(xùn) 對操作人員進(jìn)行全面的專業(yè)技能培訓(xùn)，包括PCB板清潔、滴膠、芯片粘貼、邦線操作、檢測等各個環(huán)節(jié)的操作技能。例如，組織操作人員參加邦線操作技能培訓(xùn)課程，學(xué)習(xí)邦線機的操作原理、焊接參數(shù)的設(shè)置、焊接過程中的質(zhì)量控制要點等知識。通過培訓(xùn)，使操作人員熟練掌握各項操作技能，提高操作的準(zhǔn)確性和效率。

2. 質(zhì)量意識培養(yǎng) 培養(yǎng)操作人員的質(zhì)量意識，讓他們充分認(rèn)識到每個工序?qū)ψ罱K產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。例如，通過開展質(zhì)量教育活動，講解COB邦定工藝中每個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題及其對產(chǎn)品的影響，使操作人員在工作中時刻關(guān)注質(zhì)量問題，自覺遵守工藝規(guī)范，主動進(jìn)行質(zhì)量控制。

3. 管理體系優(yōu)化 建立完善的質(zhì)量管理體系，對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的管理和監(jiān)控。例如，制定詳細(xì)的操作規(guī)程和質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)，明確每個工序的操作要求和質(zhì)量指標(biāo)。在生產(chǎn)過程中，加強對各個工序的巡檢和抽檢，及時發(fā)現(xiàn)和解決質(zhì)量問題。同時，建立質(zhì)量追溯系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)

COB芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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