一、問題描述
因有一款產品在COB功能檢測完全正常,但在后工序生產中有部份產品在高溫時出現(xiàn)功能不良,當溫度降低后又恢復功能的不穩(wěn)定現(xiàn)象。另外,根據(jù)客戶提供的資料,該批產品所使用的IC表面可能有“傷痕”。二、原因分析
該產品的高溫失效問題,與COB各材料都有著密切的關系: PCB、IC、邦定線、黑膠。但最主要的原因是在IC質量有缺陷的前提下,由于黑膠、邦定線、PCB各部分的熱膨脹系數(shù)(CTE),在高溫條件下,黑膠可能拉動邦定線,導致接觸不良使得IC功能喪失。在低溫條件下則不會發(fā)生上述問題。材料的CTE是電子產品產生內應力的重要原因之一,當各種材料的CTE不一致時,在高溫的條件下,由于材料受熱之后膨脹的程度不同,就可能出現(xiàn)功能失效、短路斷路等問題。各種材料的CTE的影響因素如下:1、PCB的因素
PCB的類型(Fr-4、 CEM1、CEM3)、PCB的厚度(薄板、厚板)不同都會對黑膠產品產生影響。Fr-4 本身的CTE比CEM-1和CEM-3要低得多,如果黑膠CTE過大,在Fr-4 板上體現(xiàn)得越明顯。另外,板材越厚,CTE越低,板材越薄,CTE越高。
2、邦定線的因素
邦定線的長度、大小與其能承受的拉力成反比,如果邦定線很長,即使很微小熱膨脹導致的應力都可以將其拉斷,反之亦然。另外IC線數(shù)過密,封膠時黑膠不能完全填充內部的孔隙就已經(jīng)固化,這樣產品經(jīng)過受熱或冷卻,黑膠CTE會明顯增大。
3、黑膠本身的因素
這個是最重要的因素,不同的黑膠產品所使用的填料(碳酸鈣、氧化硅、氧化鋁等)及用量(40~100份)都不盡相同,使用不同的填料生產出來,黑膠產品的CTE差別很大。而填料的用量越大的話,CTE就會越低。對于CTE要求較嚴的產品應該采用高填料填充量的黑膠產品。
4、IC的因素
芯片的大小高度等對黑膠的影響不是很大,但過大或者過高的IC會影響黑膠的觸變性,而且封膠面積越大,導致應力產生的可能性就越大。另外,IC的質量也關系到高溫功能測試能否正常的重要因素。該產品的高溫測試是在60℃下進行測試的,在該條件下,各種材料的膨脹程度并不大,黑膠在Tg以下的CTE為45ppm/℃,不足以拉斷邦定線導致功能喪失。黑膠在120~130℃的條件下固化60分鐘,Tg 可以達到130℃左右。根據(jù)聚合物時溫等效原理,在溫度不變的情況下,延長固化時間與在固化時間不變的情況下,提高固化溫度,都可以提高產品Tg。固化時間、固化溫度對Tg的影響如下:
1、在中溫條件下(120℃左右)固化。
2、采用分別升溫的方法,先在80~90℃下固化20分鐘左右,在提升到高溫。
3、采用填充量較高的黑膠產品。.