COB邦定工艺：从基础到优化的全面解析

一、COB邦定工艺流程概述

COB（Chip On Board）邦定工艺是一种将裸芯片直接固定于印刷线路板（PCB）上的封装技术，通过一系列工序实现芯片与线路板电极之间的电气与机械连接。这种工艺区别于传统的插针、焊脚或表面贴装技术，具有小尺寸、高可靠性和良好电性能等特点，广泛应用于电子元器件封装领域，如游戏机、石英钟、手表等各类电子产品中 。

COB邦定工艺涉及多个环节，包括对PCB板的预处理、芯片的粘贴与固定、引线键合以及后续的检测和封装保护等。整个工艺流程需要严格控制各个环节的参数和操作规范，以确保最终产品的质量和性能。例如，在芯片粘贴过程中，要保证芯片与PCB板之间的准确对位和平整贴合；在引线键合时，要确保焊接质量和电气连接的稳定性。

二、COB邦定工艺的主要步骤

（一）PCB板清洁

这是COB邦定工艺的第一步，也是非常关键的一步。由于PCB板在生产、运输或储存过程中可能会沾染焊锡残渣、灰尘污渍、油污或形成氧化层等不洁物质，这些都会影响后续邦定工序的质量。如果不进行清洁处理，在固晶和焊线等工序中容易导致不良产品的增多甚至报废 。 清洁的方法包括使用橡皮擦试邦定定位或测试针位，然后用毛刷刷干净或用气枪吹净。对于防静电要求严格的产品，还需要使用离子吹尘机进行清洁。清洁的目的就是要把PCB板邦线焊盘上的灰尘和油污等清除干净，从而提高邦定的品质。

（二）滴粘接胶

滴粘接胶的目的是为了防止产品在传递和邦线过程中芯片（DIE）脱落。在COB工序中，通常采用针式转移和压力注射法两种方式进行滴胶 。

• 针式转移法：用针从容器里取一小滴粘剂点涂在PCB上，这是一种非常迅速的点胶方法。

• 压力注射法：将胶装入注射器内，施加一定的气压将胶挤出来，胶点的大小由注射器喷口口径的大小、加压时间和压力大小决定，并且与胶水的粘度有关。此工艺一般用在滴粘机或DIE BOND自动设备上。 胶滴的尺寸与高度取决于芯片（DIE）的类型、尺寸、与PAD位的距离、重量而定。尺寸和重量大的芯片胶滴量大一些，但也不宜过大，要以保证足够的粘度为准，同时粘接胶不能污染邦线焊盘。

（三）芯片粘贴（固晶）

芯片粘贴也叫DIE BOND，在这个步骤中，要求真空吸笔（吸咀）材质硬度要小（也有些公司采用棉签粘贴），吸咀直径视芯片大小而定，咀尖必须平整以免刮伤DIE表面。在粘贴时须检查DIE与PCB型号、粘贴方向是否正确，DIE贴到PCB必须做到“平稳正”。其中，“平”就是指DIE与PCB平行贴紧无虚位；“稳”是指DIE与PCB在整个流程中不易脱落；“正”是指DIE与PCB预留位正贴，不可偏扭，并且一定要注意芯片（DIE）方向不得有贴反向的现象 。

（四）邦线（引线键合）

邦线（引线键合）是将晶片（LED晶粒或IC芯片）与PCB板上对应的焊盘通过铝丝或金丝进行桥接，即COB的内引线焊接。邦定依BONDING图所定位置把各邦线的两个焊点连接起来，使其达到电气与机械连接。邦定的PCB做邦定拉力测试时要求其拉力符合公司所订标准（例如，参考1.0线大于或等于3.5G，1.25线大于或等于4.5G），铝线焊点形状为椭圆形，金线焊点形状为球形。在邦线过程中，操作人员应用显微镜观察邦线过程，看有无断线、卷线、偏位、冷热焊、起铝等不良现象，如有则立即通知管理工或技术人员。在正式生产之前一定得有专人首检，检查其有无邦错、少邦、漏邦拉力等现象，并且每隔2个小时应有专人核查其正确性 。

（五）测试

在邦定过程中可能会出现一些如断线、卷线、假焊等不良现象而导致芯片故障，所以芯片级封装都要进行性能检测。根据检测方式可分非接触式检测（检查）和接触式检测（测试）两大类。非接触式检测已从人工目测发展到自动光学图象分析（AOI）、X射分析，从外观电路图形检查发展到内层焊点质量检查，并从单独的检查向质量监控和缺陷修补相结合的方向发展 。

（六）封黑胶加热固化

这一工序主要是对测试OK之PCB板进行点黑胶。在点胶时要注意黑胶应完全盖住PCB太阳圈及邦定芯片铝线，不可有露丝现象，黑胶也不可封出太阳圈以外及别的地方有黑胶，如有漏胶应用布条即时擦拭掉。在整个滴胶过程中针咀或毛签都不可碰到DIE及邦定好的线。烘干后的黑胶表面不得有气孔，及黑胶未固化现象。黑胶高度不超过1.8MM为宜，特别要求的应小于1.5MM，点胶时预热板温度及烘干温度都应严格控制（例如，以振其BE - 08黑胶FR4PCB板为例：预热温度120±15度，时间为1.5 - 3.0分钟；烘干温度为140±15度，时间为40 - 60分钟）。封胶方法通常也采用针式转移法和压力注射法，有些公司也用滴胶机，但其成本较高效率低下，通常都采用棉签和针筒滴胶，但对操作人员要有熟练的操作能力及严格的工艺要求，因为如果碰坏芯片再返修就会非常困难，所以此工序管理人员和工程人员必须严格管控 。

（七）最终测试与入库

经过前面的工序后，再次进行测试，确保产品完全符合质量要求。测试合格的产品即可入库，准备投入市场或用于后续的组装工序。

三、COB邦定工艺的关键技术点

（一）芯片与PCB的精确对位

在芯片粘贴（固晶）过程中，芯片与PCB的精确对位至关重要。这不仅要求芯片的型号与PCB板相匹配，还需要在粘贴时确保芯片在PCB板上的位置准确无误。哪怕是微小的偏差，都可能导致后续引线键合时焊点错位，影响电气连接的稳定性，甚至可能使整个芯片无法正常工作。例如，在一些高密度引脚的芯片封装中，如果芯片的某个引脚没有准确对准PCB板上对应的焊盘，在进行邦线操作时就无法形成有效的电气连接，从而造成产品故障 。

（二）引线键合的质量控制

1. 焊接强度 邦线（引线键合）的焊接强度直接关系到产品的可靠性。在邦定过程中，要确保邦线与芯片和PCB板上的焊点连接牢固，满足规定的拉力标准。如1.0线的拉力要大于或等于3.5G，1.25线的拉力要大于或等于4.5G。如果焊接强度不足，在产品的使用过程中，可能会因为受到外力、温度变化等因素的影响而导致邦线断裂，从而使芯片失去电气连接 。

2. 焊点形状与质量 铝线焊点形状为椭圆形，金线焊点形状为球形，焊点的尺寸也有严格的要求。例如，线尾要大于或等于0.3倍线径小于或等于1.5倍线径，焊点的长度大于或等于1.5倍线径小于或等于5.0倍线径，焊点的宽度大于或等于1.2倍线径小于或等于3.0倍线径。不良的焊点形状，如形状不规则、尺寸不符合要求等，可能会导致电气性能不稳定，出现虚焊、短路等问题。

3. 焊接过程中的工艺控制 在邦线过程中，要控制好焊接参数，如超声功率、焊接时间、压力等。这些参数的不当设置可能会引起焊接缺陷，如冷热焊、起铝等现象。例如，超声功率过高可能会损伤芯片或邦线，功率过低则可能导致焊接不牢固；焊接时间过长可能会使焊点过大或产生多余的金属堆积，时间过短则可能造成焊接不良。操作人员需要通过显微镜密切观察邦线过程，及时发现并解决这些问题。

（三）粘接胶的使用

1. 胶量控制 粘接胶的胶量需要精确控制。胶量过少可能无法有效地防止芯片在传递和邦线过程中脱落；胶量过多则可能会污染邦线焊盘，影响邦线的电气连接。胶滴的尺寸与高度取决于芯片（DIE）的类型、尺寸、与PAD位的距离、重量而定，不同的产品需要根据实际情况确定合适的胶量 。

2. 胶水特性匹配 选择的粘接胶需要具备合适的特性，如良好的粘接性、机械强度、抗剥离力以及抗热冲击特性等。不同的应用场景可能需要不同类型的胶水，例如，有些产品可能需要在高温环境下工作，这就要求粘接胶具有良好的耐高温性能；有些产品可能会受到较大的外力冲击，那么胶水的抗剥离力和机械强度就显得尤为重要。

（四）封胶工艺的要求

1. 黑胶覆盖完整性 封黑胶时，黑胶应完全盖住PCB太阳圈及邦定芯片铝线，不能有露丝现象，也不可封出太阳圈以外及别的地方有黑胶。如果黑胶覆盖不完整，可能会使芯片或邦线暴露在外界环境中，受到灰尘、湿气等因素的影响，从而降低产品的可靠性和使用寿命。

2. 黑胶固化质量 烘干后的黑胶表面不得有气孔，且黑胶要完全固化。黑胶固化过程中的温度和时间控制非常关键，如果温度过高或时间过长，可能会导致黑胶产生气孔或过度固化，使黑胶变脆；温度过低或时间过短则可能导致黑胶未完全固化，影响其保护性能。同时，黑胶的高度也需要控制在一定范围内，一般不超过1.8MM为宜，特别要求的应小于1.5MM。

四、COB邦定工艺流程实例分析

（一）以某LED照明产品的COB邦定为例

1. 扩晶 首先，采用扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的LED晶粒拉开，便于刺晶。这一步骤就像是为后续的芯片操作做准备工作，将紧密排列的晶粒变得易于操作，就像把一团紧密的珠子散开一样，方便每个珠子（晶粒）的单独处理 。

2. 点银浆（适用于LED芯片邦定） 对于LED芯片邦定，采用点胶机将适量的银浆点在PCB印刷线路板上。银浆在这里起到连接芯片和PCB板的作用，类似于一种导电的胶水，能够确保芯片与PCB板之间的电气连接。

3. 刺晶 将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED晶片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上。这一步需要操作员非常小心和精准，因为是在显微镜下操作，类似于进行微观的外科手术，任何一点失误都可能影响芯片与PCB板的连接效果。

4. 银浆固化 将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出。但要注意不可久置，不然LED芯片镀层会烤黄（即氧化），给邦定造成困难。这一步就像是把刚刚搭建好的连接结构进行加固，确保其稳定性，但又要注意火候，避免过度加热导致芯片受损。

5. 后续通用工序 在完成上述针对LED芯片邦定的特殊步骤后，接下来的工序就和一般的COB邦定工艺相同，包括清洁PCB（如果之前的工序中有污染风险的话）、滴粘接胶、芯片粘贴（固晶）、邦线（引线键合）、测试、封黑胶加热固化、最终测试与入库等步骤。在整个过程中，每个环节都严格按照工艺要求进行操作，例如邦线过程中对拉力的测试、封黑胶时对黑胶覆盖和固化的控制等，以确保最终生产出的LED照明产品的质量和性能。

（二）某电子产品中的IC芯片COB邦定

1. PCB板预处理 由于IC芯片的邦定同样对PCB板的清洁度有很高要求，所以首先进行PCB板的清洁，去除油污、氧化层等杂质。然后根据芯片的粘贴要求，可能会进行滴粘接胶的操作。

2. 芯片粘贴 使用真空吸笔将IC芯片准确地粘贴到PCB板上，保证芯片与PCB板之间的“平稳正”。在这个过程中，要特别注意芯片的方向不能贴反，并且吸笔的材质硬度要小，咀尖平整，以免刮伤芯片表面。

3. 邦线操作 采用铝丝焊线机将IC芯片与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接。在邦定过程中，严格控制焊接参数，确保邦线的拉力符合标准，焊点形状和尺寸正确，同时通过显微镜观察是否有焊接不良现象。

4. 检测与封装 进行测试以检查芯片是否正常工作，对于不合格的产品进行返修。然后对合格的产品进行封黑胶加热固化，保护芯片和邦线。最后再次进行测试，确保产品完全合格后入库。

五、COB邦定工艺的优化方法

（一）设备优化

1. 自动化设备的引入 在COB邦定工艺中，引入自动化设备可以提高生产效率和产品质量。例如，自动化的点胶机能够更精确地控制胶量，避免人工操作时胶量不均匀的问题；自动化的邦线设备可以更稳定地控制焊接参数，提高邦线的质量和一致性。自动化设备还可以减少人为因素对生产过程的影响，降低操作人员的劳动强度。

2. 设备的升级与维护 定期对邦定设备进行升级，以提高设备的性能和功能。例如，邦线机的超声功率控制模块可以进行升级，使其能够更精确地调整超声功率，适应不同的邦线需求。同时，加强设备的维护保养，定期清洁、检查设备的关键部件，及时更换磨损的零件，确保设备的正常运行。例如，对邦线机的焊接头进行定期清洁和检查，防止因焊接头脏污或磨损而导致的焊接不良问题。

（二）工艺参数优化

1. 实验设计与数据分析 通过实验设计（DOE）方法，系统地研究不同工艺参数对邦定质量的影响。例如，研究邦线过程中的超声功率、焊接时间、压力等参数的不同组合对焊接质量的影响。然后对实验结果进行数据分析，确定最优的工艺参数组合。例如，通过数据分析发现，在邦定某型号芯片时，超声功率为X瓦、焊接时间为Y秒、压力为Z克时，能够获得最佳的焊接质量。

2. 实时监控与反馈调整 在生产过程中，采用实时监控技术对关键工艺参数进行监控。例如，在邦线过程中，实时监测超声功率、焊接温度等参数。一旦发现参数偏离设定值，及时进行反馈调整，确保工艺参数始终保持在最佳范围内。这可以通过安装传感器和自动控制系统来实现，如在邦线机上安装温度传感器和功率传感器，与控制系统相连，当温度或功率超出正常范围时，控制系统自动调整相应的设备参数。

（三）材料改进

1. 粘接胶的改进 研发具有更好性能的粘接胶，如更高的粘接强度、更好的抗热冲击性和更低的收缩率等。例如，开发一种新型的环氧粘接胶，其粘接强度比传统胶水提高了30%，在高温环境下的抗热冲击性能也有显著提升。这样可以提高芯片粘贴的可靠性，减少在后续工序中芯片脱落的风险。

2. 邦线材料的优化 对邦线材料进行优化，例如研究新型的铝丝或金丝材料，提高其导电性、机械强度和耐腐蚀性。如开发一种新型的铝合金丝，其导电性比传统铝丝提高了15%，机械强度提高了20%，在潮湿环境下的耐腐蚀性也有明显改善。这有助于提高邦线的电气性能和使用寿命，从而提高整个COB邦定产品的质量。

（四）人员培训与管理

1. 专业技能培训 对操作人员进行全面的专业技能培训，包括PCB板清洁、滴胶、芯片粘贴、邦线操作、检测等各个环节的操作技能。例如，组织操作人员参加邦线操作技能培训课程，学习邦线机的操作原理、焊接参数的设置、焊接过程中的质量控制要点等知识。通过培训，使操作人员熟练掌握各项操作技能，提高操作的准确性和效率。

2. 质量意识培养 培养操作人员的质量意识，让他们充分认识到每个工序对最终产品质量的重要性。例如，通过开展质量教育活动，讲解COB邦定工艺中每个环节可能出现的质量问题及其对产品的影响，使操作人员在工作中时刻关注质量问题，自觉遵守工艺规范，主动进行质量控制。

3. 管理体系优化 建立完善的质量管理体系，对生产过程进行严格的管理和监控。例如，制定详细的操作规程和质量检验标准，明确每个工序的操作要求和质量指标。在生产过程中，加强对各个工序的巡检和抽检，及时发现和解决质量问题。同时，建立质量追溯系统，一旦出现

COB芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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