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底部填充膠的技術(shù)要求與檢測技術(shù)

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-05-27 18:49

我這里所說的底部填充膠之測試技術(shù)主要是站在客戶角度的,至于UNDERFILL研發(fā)過程中考慮的因素會(huì)更多一些,但與客戶的實(shí)際評估又有著許多不同的地方,雖然某些指標(biāo)和客戶的測試技術(shù)是相關(guān)的,但實(shí)際中往往是綜合因素的影響,所以要了解客戶的核心需求才能對應(yīng)提供合適的產(chǎn)品。另外在UNDERFILL的理論研究中(論文什么的)就考慮考慮得更細(xì)了,其中還用了很多數(shù)學(xué)、物理及化學(xué)的模型及函數(shù)來分析(中間還還涉及到表面張力、接觸角,回歸分析…),這個(gè)就更不在我們的討論之列了。

 

一、流動(dòng)性:

流動(dòng)性或者說填充速度往往是客戶非常關(guān)注的一個(gè)指標(biāo),尤其是作為實(shí)際使用的SMT廠家,而實(shí)際對于可靠性要求非常高的一些行業(yè),這個(gè)倒是其次的。就目前SMT行業(yè)的普遍要求,一般在1~30分鐘理論上都是可接受的(當(dāng)然手機(jī)行業(yè)一般是在2-10分鐘以內(nèi),有些甚至要求以秒計(jì),這個(gè)也需要結(jié)合芯片的大?。?。

測試方法:最簡單的方法當(dāng)然是直接在芯片上點(diǎn)膠進(jìn)行測試,而且評估不同膠水的流動(dòng)性時(shí)最好是同時(shí)進(jìn)行平行測試(最好樣板數(shù)要5-10個(gè)以上)。在研發(fā)段對流動(dòng)性的測試就是用兩塊玻璃片間膠水的流動(dòng)速度來判斷研發(fā)方向的。影響流動(dòng)性的因素有很多,在平行的測試條件下,下面有些可以檢討的因素:

主要因素:

1)粘度:毋庸置疑粘度肯定是影響流動(dòng)速度最關(guān)鍵的因素之一,目前像粘度在幾百cps的膠水基本上都是可以不需要預(yù)熱點(diǎn)膠的,填充速度基本上都是一兩分鐘以內(nèi)的;而像粘度稍大一些的達(dá)到幾千cps的膠差別就比較大了(從幾分鐘到十幾分鐘不等);

2)預(yù)熱溫度:這也是一個(gè)非常關(guān)鍵的影響因素,尤其是對一些粘度在一千以上的膠水,一般在預(yù)熱(預(yù)熱溫度就需要結(jié)合各家的產(chǎn)品的特性,一般可以膠水的粘溫曲線做參考,當(dāng)并非一一直接對應(yīng)的關(guān)系)的情況下,粘度為幾千的膠水能降到幾百,流動(dòng)性會(huì)顯著增大,但要注意預(yù)熱溫度過高過低都可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性變差;

3)基板的差別(芯片的尺寸及錫球的分布、錫球球徑及數(shù)量、錫球間距、助焊劑殘留、干燥程度等),這個(gè)對填充速度也是有一定影響的,在某些情況下影響也是非常明顯的。當(dāng)然這些差別對另一個(gè)底填膠的指標(biāo)影響更大,后面會(huì)細(xì)說。當(dāng)然如果是幾種膠水平行測試,這個(gè)因素的影響是一致的。

次要因素:

1)施膠量(點(diǎn)膠方式);

2)基板角度(有些廠家會(huì)將點(diǎn)膠后的基板傾斜一定角度加快流動(dòng)性);

3)環(huán)境溫度(不預(yù)熱的情況下)

說明:以上的一些因素的主次也都是相對而言的,如果客戶能接受預(yù)熱的方式的話,同時(shí)客戶對流動(dòng)性的要求不會(huì)精確到秒的話,那么上述因素的影響都會(huì)變小了。不預(yù)熱的情況下要求快速填充的話,除了把膠的常溫粘度做小外貌似沒有更好的辦法(像樂泰的UF38XX系列的底填也是被這個(gè)要求逼出來)。另外同樣是預(yù)熱的條件下,流動(dòng)速度就和膠水體系自身的設(shè)計(jì)思路有很大的關(guān)系了。同樣一款2000cps左右粘度的膠水,預(yù)熱的情況下流動(dòng)速度也可以差幾倍時(shí)間的。最后對于預(yù)熱這個(gè)環(huán)節(jié)每家的說法都不一樣,很多客戶不愿意預(yù)熱其實(shí)也是為了點(diǎn)膠操作的便利性,然而站在理論分析的角度,基板預(yù)熱可以起到烘烤芯片的作用,而且也可以減少填充時(shí)產(chǎn)生空洞(氣泡)的概率,當(dāng)然加快填充速度也是必然的。在我的印象中,在蘋果手機(jī)出現(xiàn)之前,樂泰是沒有低于1000cps的底填膠水型號的,雖然那個(gè)時(shí)候之前Zymet公司就一直在推出粘度300左右的底填膠水(這個(gè)化學(xué)體系的膠水在某些條件下會(huì)有著致命的缺點(diǎn),換一個(gè)研發(fā)工程師的說法是用這個(gè)體系來做UNDERFILL其實(shí)是投機(jī)取巧的方法,后面在底填膠的化學(xué)體系中我會(huì)再細(xì)說)。估計(jì)也是基于這個(gè)原因,樂泰之前一直都是推以3513為代表型號的底填膠水,而這個(gè)型號在使用中也是建議客戶預(yù)熱使用的,包括元化學(xué)的WE-1007等都是通過預(yù)熱來改善流動(dòng)性的;

 

二、固化溫度和時(shí)間(固化度)

這個(gè)指標(biāo)其實(shí)在研發(fā)端是比較容易判斷的,用DSC曲線就很容易判斷出來,當(dāng)然由于DSC在測試時(shí)膠量是以mg來測試,所以一般建議給客戶的固化溫度是在DSC的理論時(shí)間上乘以4倍的(韓國元化學(xué)的建議)。

然而在客戶端如果判斷,其實(shí)簡單的方法就是按膠商TDS上建議的固化溫度和時(shí)間還是比較保險(xiǎn)的。另外有些客戶經(jīng)常會(huì)問如果不完全按TDS建議會(huì)如何,簡單的推斷的方法同等溫度下時(shí)間加長或者同等時(shí)間下溫度升高,理論上都是會(huì)完全固化的,但反向推斷的話最好找供應(yīng)商確認(rèn)下。因?yàn)槊糠N膠特性不一樣,低于某個(gè)溫度時(shí)間即使加幾倍時(shí)間也未必能固化,同理也不是溫度越高時(shí)間就會(huì)越短,就目前接觸到的底填膠水的固化溫度沒有建議高過150度的(SONY曾經(jīng)有款手機(jī),使用SUNSTAR的膠水,在150度快速固化時(shí)后期測試時(shí)會(huì)有些缺陷,同樣改用130度加長時(shí)間固化后就沒有這個(gè)問題了)。太高溫固化和太快速固化對膠水的后期一些性能還是有著蠻大的影響的(有些體系的膠水會(huì)影響更明顯)。這個(gè)道理喝過湯的朋友應(yīng)該能理解一些,好湯可都是慢慢熬出來的,呵呵!

另外對于固化程度的判斷,這個(gè)做為使用者的客戶可能不大好判斷,因?yàn)槟繙y的完全固化時(shí)間和理論上的完全固化還是有差別的,客戶一般容易從固化后的硬度,顏色等判斷,但這個(gè)些指標(biāo)可能在膠水只固化了80%以上時(shí)已經(jīng)沒法分辨出來了,如果能增加一些粘接力等測試輔助可能會(huì)更準(zhǔn)確些,當(dāng)然更精確的方法還是要用會(huì)DSC等一些熱力學(xué)測試的設(shè)備和方法了。而在實(shí)際應(yīng)用中,膠水達(dá)到90%或95%以上的固化已經(jīng)算是完全固化了,具體要達(dá)到百分之九十幾這個(gè)就要看后期可靠性的要求了。

未完全固化的膠水是很難真正全面發(fā)揮應(yīng)有作用的,尤其是后期測試要求很嚴(yán)格的時(shí)候。所以建議客戶最好使用相對保險(xiǎn)的固化條件,如果設(shè)置在臨界值的話,固化溫度或固化時(shí)間少有偏差就可能導(dǎo)致固化不完全。

 

三、填充效果

這個(gè)指標(biāo)其實(shí)也是客戶比較關(guān)注的,但是對填充效果的判斷需要進(jìn)行切片實(shí)驗(yàn),這個(gè)在研發(fā)端其實(shí)很難模擬的,而在客戶這邊一般也只有相對比較大型的客戶才有這樣的測試手段和方法,當(dāng)然也可以送賽寶或者CTI華測等公司進(jìn)行檢測。

測試方法和設(shè)備(以賽寶為例):

檢測項(xiàng)目:金相切片分析;

檢測方法:IPC-TM-650 2.1.1  Microsectioning, Manual Method;

檢測儀器:立體顯微鏡  金相研磨機(jī)  金相顯微鏡

幾點(diǎn)說明如下:

1)  這個(gè)方法其實(shí)并不是針對底填膠的設(shè)立的,在電子行業(yè)原本是用于PCB信賴性實(shí)驗(yàn),當(dāng)然“微切片(Microsection)技術(shù)范圍很廣,PCB(Printed Circuit Board)只是其中之一。對多層板品質(zhì)監(jiān)控與工程改善,倒是一種花費(fèi)不多卻收獲頗大的傳統(tǒng)工藝。微切片制作是一件復(fù)雜的事情,說來話長一言難盡。要想做一個(gè)好切片,要考慮到“人機(jī)物法環(huán)(4M1E)”諸多因素,關(guān)鍵的地方要把握好。”,此段摘自《PCB微切片手工制作》;后期很多公司內(nèi)部建立的方法也是參考此方法自行設(shè)立的。

2)  另外作為填膠后BGA的切片有橫切和縱切之分,而橫切也分為從BGA芯片部分打磨還從PCB板部分打磨兩種方法。一般而言是用橫切的結(jié)果來判斷填充的整體效果,而用縱切的方法來判斷膠水與錫球的填充性(助焊劑兼容性);

3)  前面提到,打磨(微切片)這個(gè)過程是比較復(fù)雜的,因?yàn)榇蚰ミ^程可能造成對樣品或膠層的意外破壞,這樣就給后期判斷增加了難度,所以當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)特別異常的切片結(jié)果的時(shí)候我們也需要從實(shí)驗(yàn)過程中找一些原因;

4)  對于最終的填充效果,這個(gè)沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn),一般都是需要進(jìn)行平行對并且還要結(jié)合后期的一些測試的。

而在客戶現(xiàn)場對填充效果的簡單判斷,當(dāng)然就是目測點(diǎn)膠時(shí)BGA點(diǎn)膠邊的對邊都要有膠水,固化后也是需要四條邊的膠要完全固化,且沒有任何肉眼可見的氣泡或空洞。理想的狀態(tài)是四邊的膠都均勻爬到芯片邊緣的一半處(芯片上不得有膠),這個(gè)其實(shí)和點(diǎn)膠工藝比較相關(guān)。另外整體的填充效果和前面講到的填充速度其實(shí)一有一定關(guān)系的,尤其是前面談到的流動(dòng)性的主要因素3,當(dāng)然和膠水也有較大的關(guān)系。從目前我接觸到的各大廠家的測試報(bào)告中,沒有哪家是可以百分百完全填充的,這里面另一個(gè)重要的影響的因素就是錫膏和助焊劑與膠水的兼容性,極端的情況下可能會(huì)導(dǎo)致膠水不固化而達(dá)不到真正的保護(hù)作用。

 

四、返修效果

關(guān)于返修效果,這個(gè)是一個(gè)相對更難量化的標(biāo)準(zhǔn),就目前市面上常見的膠水,其實(shí)基本都是屬于可返修型的,如果要從返修效果來分估計(jì)只能分成易返修、可返修和難返修三種,而將膠水的返修程度歸到哪一類其實(shí)與返修的人、返修設(shè)備及返修方法、返修的時(shí)間等有著很大關(guān)系。

目前在返修環(huán)節(jié)碰到的一個(gè)最常見的問題就是焊盤的損傷,或者稱之為掉焊盤,一般容易掉的都是空焊盤(沒有了銅箔的互聯(lián),與基板的附著力當(dāng)然要差一些),所以后來在一些公司的返修判斷標(biāo)準(zhǔn)中將掉空焊盤也作為可退讓接受的。

另外關(guān)于返修最近有些客戶又提出一些新的問題和疑問,一種是固化后當(dāng)天做返修測試,一種是固化后放置幾天后再做返修測試,還有就是幾個(gè)月后做返修測試(這個(gè)一般估計(jì)是產(chǎn)品回廠返修),這三種情況下同一款膠的返修成功率也會(huì)差異比較大,一般的規(guī)律當(dāng)然是時(shí)間越長返修率越低。當(dāng)然也有同一款膠三者的差別不是特別明顯的情況,究前者的原因的話估計(jì)又回到固化程度的問題了(如果膠沒有完全固化的話當(dāng)時(shí)測試返修當(dāng)然會(huì)容易些,當(dāng)放置的時(shí)間長了后固化難度自然就加大了)。所以判斷返修效果時(shí)最好要保證膠水能得到完全的固化。

另外還有個(gè)殘膠清除的問題,這個(gè)其實(shí)沒什么特效的方法,當(dāng)然一些有機(jī)溶劑如丙酮等或清洗劑能輔助除膠,但是也是需要利用加熱的方法及物理外力將殘膠最終清除的。

 

上面講了四個(gè)底填膠相關(guān)的測試要求,但貌似和底填膠本來起的作用并不直接相關(guān),回頭看看底填膠的描述中的核心作用:“能有效降低由于硅芯片與基板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或外力造成的沖擊”。其中一個(gè)是外力的影響,另一個(gè)是溫度(熱沖擊)的影響。下面的幾個(gè)測試要求就是與這個(gè)相關(guān)的。

 

五、跌落試驗(yàn)

跌落試驗(yàn)是能比較明顯顯現(xiàn)處使用底填膠和未使用底填膠之間的差別的,據(jù)之前漢高公司發(fā)布的一些資料來看,正確的使用了底填膠水后,耐跌落的次數(shù)會(huì)比之前成倍的提高。但是跌落試驗(yàn)其實(shí)影響的因素也很多,另外與實(shí)驗(yàn)的方法和標(biāo)準(zhǔn)也有很大的關(guān)系,就之前接觸到的一些方法和大家分享:

1)  跌落樣品的制備:這里一般有幾種情況,第一種是制作一批實(shí)驗(yàn)板(板上就只有BGA元件),第二種是直接將手機(jī)的主板作為測試樣品(這里也分已焊接其余元件和未焊接其余元件),第三種就是直接將產(chǎn)品成品(手機(jī)、相機(jī)等)作為測試。這個(gè)取決于每家公司自己設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)。往往第一種在某些測試條件下可以達(dá)到幾千次的跌落,而后面兩種一般設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)都不超過三位數(shù),因?yàn)楹竺鎯煞N情況跌落了若干次以后,主板本身或者外殼等早已跌壞了。

2)  跌落方法的設(shè)置,一般在以上第一種樣品的情況下都會(huì)做負(fù)重跌落,及在樣品上有額外加上一定的重量,整機(jī)跌落一般不加負(fù)重,主板跌落的話就要看測試方的要求了。而作為承跌的地面也有分不同,有些是橡膠地面、有些是普通的水泥或瓷磚地面、更有甚者是金屬地面。而跌落高度一般是1-1.5米不等。跌落方式以拋物線方式或垂直跌落等方式為主。

3)  跌落的標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)就看每家公司自己的要求了。有一種標(biāo)準(zhǔn)是不限次數(shù)跌落,跌壞為止;一種是設(shè)定特定的跌落次數(shù),能達(dá)到及視為通過跌落測試。就之前參與HW公司的評估,他們的標(biāo)準(zhǔn)就是2000次以上合格,3000次以上優(yōu)秀,超過3000次就不再往下測試了。而之前和韓國元化學(xué)溝通得知的三星一般也是以1000次以上作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的,但具體測試方法就不得而知了。

關(guān)于跌落額外說幾句,如果測試方法不科學(xué)的話有時(shí)可能沒法辨識使用底填膠的效果,我記得當(dāng)時(shí)在MOTO還是SUNNY哪家公司,當(dāng)時(shí)打膠不打膠最后測試出來的跌落次數(shù)是一樣的,甚至打了膠跌落次數(shù)還少一些,所有有些廠商甚至一段時(shí)間還放棄了使用底填膠。

另外還有一個(gè)與跌落測試類似的測試,好像是叫阻尼測試還是什么的,有點(diǎn)類似滾筒測試什么的。而據(jù)元化學(xué)的介紹,他們后期推出替代WE-1007的型號WE-3008就是由于這個(gè)要求而改善的,前者好像只能達(dá)到幾千次,而后者可以達(dá)到上萬次。這個(gè)結(jié)論在HW公司的UNDERFILL評測中也得到了驗(yàn)證(雖然當(dāng)時(shí)這項(xiàng)并不是他們的測評的標(biāo)準(zhǔn))。其實(shí)從硬度就能明顯看出差別了。前者的硬度約為邵D 級別,而后者卻只有邵A的級別。不過由于主板的輕薄化,對膠的韌性提出要求應(yīng)該也是趨勢之一。

 

六、表面絕緣電阻

這項(xiàng)指標(biāo)如果簡單的測一次的話是比較容易的,而且一般就環(huán)氧體系而言這個(gè)值一般都是符合電氣方面的要求的,客戶比較比較關(guān)注的是經(jīng)過老化后的此參數(shù)的維持情況,因?yàn)橛行┎牧辖?jīng)過恒溫恒濕或相關(guān)老化后此參數(shù)會(huì)發(fā)生比較大的變化,導(dǎo)致不符合電氣方面的要求。我手上有一份賽寶針對底填膠SIR的相關(guān)測試,摘錄相關(guān)方法如下:

檢測項(xiàng)目:表面絕緣電阻

技術(shù)要求:參考IPC J-STD-004B Requirements for Soldering Fluxes(大于10^8歐姆以上)

檢測方法:參考IPC-TM-650 2.6.3.7 Surface Insulation Resistance(雙85下168小時(shí))

檢測儀器:  高低溫交變潮熱試驗(yàn)箱;SIR在線測試系統(tǒng);立體顯微鏡;高溫箱

幾點(diǎn)說明如下:

1) IPC J-STD-004B這個(gè)技術(shù)要求其實(shí)是針對阻焊劑的,因?yàn)榈滋钅z這個(gè)產(chǎn)品并沒有自身的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),很多都是參考IPC里面關(guān)于其它材料的標(biāo)準(zhǔn)建立的,如之前的金相切片實(shí)驗(yàn)也是如此;

2)對于環(huán)氧體系的膠水(非為導(dǎo)電設(shè)計(jì))而言,一般情況下其表面絕緣一般都是在10的12~16次方以上,即使經(jīng)過了相關(guān)環(huán)境試驗(yàn)的考驗(yàn),最多就下降一到兩個(gè)數(shù)量級就穩(wěn)定了,所以通過以上測試不是什么太大的問題

 

七、溫度循環(huán)(冷熱沖擊)

關(guān)于此項(xiàng)測試,英文一般稱之為Temperature Cycling(Thermal Cycling),簡稱為TC測試。而在實(shí)際的測試中有兩種情況,一種稱之為溫度(冷熱)循環(huán),而另一種稱之為冷熱(高低溫)沖擊。這兩種其實(shí)對測試樣品要求的嚴(yán)格程度是相差比較大的,如果設(shè)置的高溫和低溫完全一樣,循環(huán)的次數(shù)也一樣,那么能通過冷熱沖擊的樣品一定能通過冷熱循環(huán),反之卻就未必了。兩者最大的區(qū)別就是升降溫速率不同,簡單的區(qū)分:速率為小于1-5攝氏度/分鐘的稱之為循環(huán);而速率為大于20-30度/分鐘的稱之為沖擊。關(guān)于這個(gè)可是花了幾萬塊換來的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。TC測試除了這個(gè)升降溫速率比較關(guān)鍵外,還有兩個(gè)參數(shù)也需要關(guān)注,一個(gè)就是溫度循環(huán)的區(qū)間(高溫減去低溫的差值),另一個(gè)就是在高低溫的停留時(shí)間。當(dāng)然這三個(gè)條件里面第二個(gè)溫循區(qū)間其實(shí)最關(guān)鍵的。按日本SUNSTAR傳達(dá)的SONY那邊的TC測試要求,作為消費(fèi)電子一般而言溫循區(qū)間不超過100度,而作為工業(yè)或汽車電子方面要求溫循區(qū)間是130度以上甚至更高。之前參加一家國內(nèi)手機(jī)廠商此項(xiàng)測試時(shí),咨詢韓國元化學(xué)在三星的TC測試結(jié)果時(shí)告知可達(dá)到1000次以上,而實(shí)際在國內(nèi)這邊的測試是沒有達(dá)到的,估計(jì)也是相關(guān)測試條件相差比較大。國內(nèi)這邊做的是溫循區(qū)間為180度(-55到125度)的沖擊(溫度轉(zhuǎn)換5分鐘內(nèi))試驗(yàn),包括后面將此測試要求告知日本SUNSTAR日本方,他們說普通的底填膠估計(jì)能通過的難度較大,推薦我們使用不可返修高可靠性的型號(用于汽車電子和工控設(shè)備的)嘗試,不過這種是高粘度且不可返修的,估計(jì)手機(jī)廠商是不會(huì)考慮的。

關(guān)于溫度循環(huán)測試除了制定的測試條件外,前面提到的兩個(gè)指標(biāo)其實(shí)也是對測試結(jié)果有蠻大的影響的。一個(gè)是前面提到的填充效果的確認(rèn),如果填充效果不理想,太多的氣泡空洞或者由于錫膏助焊劑產(chǎn)生的兼容性問題的話,后期參與TC測試的效果肯定也是會(huì)打折扣的,有很多公司把切片實(shí)驗(yàn)放在前面,如果切片效果顯示填充不理想的話,往往不會(huì)再繼續(xù)往下進(jìn)行TC測試的,畢竟成本和時(shí)間都要花費(fèi)不少。另個(gè)影響因素就是固化度,理論上當(dāng)然是固化越完全的話參與TC測試的效果是有正向作用的(固化越完全理論上交聯(lián)密度越大),否則可能在TC測試中發(fā)生二次固化或者其他一些不可預(yù)期的反應(yīng),對測試效果影響也會(huì)很大的。

另外對于TC實(shí)驗(yàn)影響比較大的兩個(gè)膠粘劑自身的參數(shù)是玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg點(diǎn))和底填膠固化后的CTE(熱膨脹系數(shù))。理論上Tg點(diǎn)越高,CTE越低(Tg前后的CTE值都較低且兩者差值較小)通過TC測試的效果會(huì)更好。但追求這兩個(gè)參數(shù)的時(shí)候又需要注意兼顧前面提到的返修性及流動(dòng)性的要求,這應(yīng)該是底填膠的一個(gè)難點(diǎn)。另外模量與Tg和CTE之間的匹配關(guān)系也是很重要,當(dāng)具體需要怎樣設(shè)計(jì)可能又需要上升到理論研究的層面了。

 

八、 其它測試(指標(biāo))

這里提到的測試或指標(biāo)其實(shí)是在實(shí)際應(yīng)用中客戶有提到,但并不與膠水的核心作用直接相關(guān)的,而是基于客戶的使用習(xí)慣、產(chǎn)線配置等而提出來的,或者說這些要求有時(shí)候是有點(diǎn)吹毛求疵的。

1)顏色:這個(gè)其實(shí)也是一個(gè)使用習(xí)慣問題,按目前市場的需求以黑色和淺色(淡黃或半透明)為主。當(dāng)初在國內(nèi)推廣韓國元化學(xué)的WE-1007時(shí)是淡黃色的,后來為了迎合中國市場的需求推出了黑色的WE-1007BLA產(chǎn)品,同樣后期推出的WE-3008也分了淺色和黑色兩個(gè)版本。而實(shí)際在韓國三星使用的一直是淺色系的,包括最新推出的WE-3008S1已經(jīng)快接近透明了。而除了這兩種顏色外,市面上也有一些透明、深黃色、乳白色、棕色甚至藍(lán)色的底填膠產(chǎn)品,這個(gè)就要看客戶自己的選擇了。有些客戶覺得深色便于觀察,有些覺得淺色覺得美觀。對了市面上還有一家的底填膠水在里面加了熒光劑,在觀察填充效果尤其是在POP填充時(shí)觀察填充進(jìn)度時(shí)會(huì)比較方便,技術(shù)上應(yīng)該不是什么太復(fù)雜的事情;

2)硬度:這個(gè)指標(biāo)往往山寨廠比較關(guān)注,很多時(shí)候他們只需要膠水能流過去,固化后用指甲掐掐硬度,憑感覺判斷一下(在他們眼中貌似越硬越好)。這個(gè)其實(shí)和膠水本身的體系有較大的關(guān)系,像韓國元化學(xué)的WE-1007完全固化后硬度大概在Shore D 80以上(基本手指掐不動(dòng)),而WE-3008完全固化后只有Shore A 60多(可以掐出手指?。杂袝r(shí)候習(xí)慣了高硬度的客戶初次使用時(shí)總擔(dān)心沒固化完全(在BBG的測試中,他們之前使用的是樂泰3517,固化后硬度為Shore D 88,而WE-3008的只有Shore A 64,固化后偏軟,總讓人覺得不放心,后來韓國提供了幾個(gè)溫度下的DSC曲線才消除了他們的疑慮。)

3)氣泡和空洞:這個(gè)其實(shí)是用來評估填充效果的,前面在寫填充效果時(shí)有提到相關(guān)影響因素的。就目前市場面常見粘度的底填膠,膠體內(nèi)藏氣泡的可能性比較小,據(jù)我們之前的經(jīng)驗(yàn),像3513或WE-1007之類粘度為3500cps左右的膠水,從大支分裝到小支后,也只需要通過自然靜置的方式也是可以將氣泡排出的(當(dāng)然用脫泡機(jī)處理一下當(dāng)然是有備無患的),粘度更低當(dāng)然就更容易自然排泡了。而在客戶端測試時(shí)產(chǎn)生的一些氣泡更多是填充的方式和施膠設(shè)備及基材的清潔度導(dǎo)致的。曾經(jīng)有個(gè)客戶居然用四邊點(diǎn)膠的方式,這樣必然會(huì)將空氣包在芯片底部,填充效果肯定是不行,加之固化時(shí)里面包裹的空氣膨脹,嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)苯釉诠袒瘯r(shí)的膠體上沖出氣孔來。真正在切片階段發(fā)現(xiàn)的氣泡或空洞才是關(guān)注的重點(diǎn),我博客里面有一篇namics公司寫的關(guān)于氣泡和空洞的成因及影響,比較詳盡,大家可以搜索出來看看;

4)氣味:作為化學(xué)品,其實(shí)多多少少都有一些氣味的,這就要看使用者的習(xí)慣了,當(dāng)然有時(shí)候也只是現(xiàn)場操作人員的一個(gè)托詞。當(dāng)然不同體系間的膠水的確氣味上有一些差別,比較明顯的像聚氨酯體系的底填膠水,其氣味相對環(huán)氧體系就要大一些。另外在固化過程和返修過程中由于受熱等因素,也會(huì)產(chǎn)生不同的氣味,個(gè)人覺得主要是習(xí)慣就好了。本來一般在膠水的MSDS上,使用的過程中都建議戴防護(hù)用品的,只是很多公司嫌麻煩都沒有專門去遵守罷了。但如果是溶劑型的膠水大量使用時(shí),戴防護(hù)用品還是很有必要的。有些膠水里面使用了遮味劑,反而給使用者造成假象,放松了警惕;

5)耐溫性:這也是客戶經(jīng)常問到的一個(gè)問題,關(guān)于膠粘劑的耐溫性問題,我博客有篇文章有專門寫到,大家可以去那里看看。作為底填膠,一般涉及到耐溫性的需求其實(shí)是個(gè)別廠家的特殊要求。在SMT組裝段,一般點(diǎn)底填膠固化是最后一個(gè)需要加熱的步驟了。然而在有些廠里面可能會(huì)讓已經(jīng)填好膠固化后的主板再過一次回流爐或波峰焊(可能也是因?yàn)樾枰a(bǔ)貼BGA之外的一些元器件),這個(gè)時(shí)候?qū)Φ滋钅z的耐溫性就提出了一些考驗(yàn),一般底填膠的Tg點(diǎn)不超過100度的,而去承受260度以上的高溫(已經(jīng)快達(dá)到返修的溫度了),要求的確是很苛刻的。據(jù)國內(nèi)一家手機(jī)廠商用二次回流的方法(回流焊260℃,7~8min)來測試底填膠的耐溫性,測試結(jié)果基本上是全軍覆沒的。這里估計(jì)只能使用不可返修的底填才有可能實(shí)現(xiàn)了;

6)粘接強(qiáng)度:對于這項(xiàng)指標(biāo),其實(shí)一般也是不做要求的,因?yàn)榈滋钅z本身不是做粘接作用的,而且即使填充到芯片底部,芯片與基板的牢固程度也主要是靠錫球焊接實(shí)現(xiàn)的,而并非由膠來實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際測試中,有些客戶也喜歡憑感覺的去判斷膠水的粘接力,例如直接在PCB沒有元件的地方點(diǎn)少量的膠固化后嘗試用手去剝離,有時(shí)候也是能有個(gè)大概的感覺,就和前面用手掐感知膠水固化后的硬度一樣。一般而言較硬的膠粘接力會(huì)大一些,而硬度較低的會(huì)小一些,像元化學(xué)的WE-3008和SUNSTAR的991等相對粘接力就會(huì)小不少。如果粘接力太大,會(huì)在另一個(gè)測試環(huán)節(jié)中有隱患,那就是返修,如果粘接力太大(尤其是在高溫下的粘接力保持太大),就比較容易產(chǎn)生掉焊盤的問題;

7)阻抗:這個(gè)指標(biāo)也只是在一個(gè)比較較真的客戶那里碰到,關(guān)于阻抗的定義大家可以去百度百科看看(阻抗),當(dāng)時(shí)的情況是我們提供的一款膠水在液態(tài)是有阻抗,而固化后沒有,客戶提出了質(zhì)疑,我覺得我們的研發(fā)回答得還是比較在理的(產(chǎn)生阻抗的原因主要是該體系底填膠中某些組分在外加電場作用下極化現(xiàn)象引起的,未加熱前,體系中某些組分因外加交變電場產(chǎn)生的偶極距較大,因此有一定阻抗,加熱后,產(chǎn)生偶極距的組分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)后的產(chǎn)物偶極距非常小,因此阻抗很小甚至不能檢測出),當(dāng)時(shí)也說服了客戶進(jìn)行下一步的測試。不過迄今為止還沒有第二個(gè)客戶提出過類似的問題。

以上是對底填膠的相關(guān)測試和指標(biāo)做了一個(gè)大概的分析,但在實(shí)際測試中,能將上面全部測試做完的基本上也是很大的廠商了(加上可靠性測試一般都要幾周以上的時(shí)間了)。而一般的小廠商很多指標(biāo)其實(shí)也只能參照性的做一下。另外國內(nèi)的手機(jī)廠商對以上測試指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)立也是在摸索中,有時(shí)候?qū)⒛承┲笜?biāo)要求設(shè)置過高到最后幾乎所有的膠水都達(dá)不到要求,或者設(shè)立了兩個(gè)相互矛盾的指標(biāo)要求,最后也導(dǎo)致沒有一款膠水能通過所有的測試。在與國內(nèi)廠商的工程師交流時(shí),他們也非常關(guān)注像三星索尼等公司評估膠水的標(biāo)準(zhǔn),其實(shí)我們也沒有現(xiàn)成的資料,其實(shí)適合自己的才是最有意義的標(biāo)準(zhǔn)。最后共享一份2007年和2008年在桑菲公司(他們現(xiàn)在好像也沒怎么做手機(jī)了,所以資料共享出來應(yīng)該對他們影響不大,報(bào)告中隱去了當(dāng)時(shí)的工程師和相關(guān)技術(shù)人員的名字)的UNDERFILL膠水測試報(bào)告,個(gè)人覺得設(shè)置的測試條件和方法是比較簡單實(shí)用的,對于首次評估底填膠的公司有一定的借鑒作用的。

 

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