点胶工艺介绍之Underfill胶水评估
点胶工艺介绍之Underfill胶水评估
作者:薛广辉
1 点胶工艺介绍
点胶工艺是一种精细的涂胶技术,广泛应用于医疗电子产品,汽车电子产品,穿戴消类电子产品,家电,军工航天等产品。点胶是通过点胶设备将胶水精准定量的点涂到需粘接固定的物体上,以实现对产品的外观和功能保护的目的。点胶工艺是包含胶水材料选型及应用,点胶及固化设备工艺及应用,点胶参数设定及应用,点胶可靠性及应用等一系列技术的统称,本章节笔者依手机消费电子领域的Underfill胶水为例,展开对胶水评估相关的开发流程及技术规范的介绍。
2 Underfill胶水评估开发流程
在整个手机生产制程中Underfill胶主要用在SMT阶段的芯片底部填充,其作用是对芯片的焊点加固保护,对器件的应力释放。作为在生产阶段与电子料有直接接触,且异常时会影响到主板器件功能的主要化工辅料,Underfill胶的选型开发,各司均有着严格周密的标准流程。
依笔者在手机制造领域多年的工作经验,Underfill胶水评估开发流程大致如下图所示
接下来大家跟随笔者一起对各个步骤拆解,完成对整个评估流程注意要点的解析。
2.1技术策划
该阶段主要工作为胶水选型,开发项目信息阐述,需求信息收集,以方便各单位快速了解项目背景,进度及目标。此阶段需尽可能全面,清晰地描述项目的各类信息,如验证方案,日程计划,团队责任分工等内容。一般是由需求方(研发,工程,采购等单位)提出新的Underfill化工辅料需求,依公司流程文件填写完成《项目开发立项书》格式,全面地收集需求信息,以方便后续项目评审工作的开展。
《立项书》一般需要包括以下内容
项目信息简介
项目需达成的任务及验收条件
项目方案说明
行业竞品应用方案对比
行业胶水方案对比
设备方案对比说明
项目主要风险说明
项目关键节点进度预估说明
项目资源需求,
项目成员
技术评审结论
若将项目开发立项书各个步骤进行目的拆解分析,每个步骤分析需体现的内容及目的如下:
2.1.1项目信息简介
对项目名称,项目目标,项目价值分析,使用场景,优劣势分析,产品应用计划,开发周期等信息进行简述,目的是对项目需求目的、价值等信息进行简要汇总,方便评审单位了解项目的背景
2.1.2项目需达成的任务及验收条件
对项目需要迖成的任务进行阐述,并将对应的胶水评估验收条件,验证结论等文档资料进行整理汇总。依Underfill胶水评估为例,项目任务及验收条件需包括内容如下:
项目任务:
应用场景说明,
工艺开发方案说明,
胶水单体测试,
设备匹配性测试,
工艺验证-整机使用测试
小批量实验验证及优化,摸底设计,设备,胶水,工艺匹配,品质标准等要求
大批量试用跟进工艺的稳定性
完成项目总结报告
项目验收条件:
输出胶水需求表,胶水技术规格书,工艺外观要求,工艺路线要求,可靠性测试要求
提供胶水验证配方,性能清单,胶水TDS表,
整理胶水材料,设备,工艺,治具等选型所需的报告
工艺参数验收报告
整理整机可靠性测试报告
整理批量验证报告
输出项目总结报告,包含预研结论,关键问题点总结,技术规范等
输出工艺应用指导书
输出胶水量产工艺配方等
2.1.3项目方案说明
项目对Underfill的应用场景进行详细的描述,如对胶水,设备,治具,制程,维修等使用时的要点介绍。
对Underfill胶在生产完成后的测试方案说明,如破坏性实验(滚筒,跌落)环境适应性试验,高低温存储,双85测试等验证方法,验收标准进行说明。
2.1.4行业竞品应用方案对比
对需求项目的竞品,竞商信息进行摸底说明,如竞商在产品用胶方面的未来布局信息,两司趋势差异对比,分析结论等进行说明,方便评审单位进行项目间比较。
2.1.5行业胶水方案对比
对比已有资源池内胶水供应商的产品特性信息,确认已有胶水是否可满足需求,是否需重新开发选型,方便采购单位进行项目工作量评估及资源的合理安排。
2.1.6设备方案对比说明
对Underfill胶水生产时所使用的点胶设备及点胶方式进行说明,方便工程,品质,采购对胶水使用场景有所了解,方便后续项目评审。
2.1.7项目主要风险说明
对Underfill胶水的存储,应用,生产良率,异常维修等需求要点进行阐述,方便工程,品质,采购单位缩小可选择胶水型号的范围
2.1.8项目关键节点进度预估说明
对可能影响到项目评估、验证过程的关键节点进行说明,方便评审单位对项目进程有明确了解,以及需提供的资源支持,该阶段关键时间节点如下
需求规划时间段
工艺方案设计时间段
胶水验证时间段
批量验证时间段
试产数据收集时间段
项目推广使用时间段
2.1.9项目资源需求
对项目评审验证所需求的的验证样品,数量,费用,以及需协助的单位进行说明
2.1.10项目成员
对项目成员及各方职能,任务进行说明,确保整个项目所涉及的各单位均有专业人员知晓并参与项目验证
2.1.11技术评审结论
项目各参与方对项目技术评审结论进行说明,方便后续整理会议纪要,并知会各参与单位评审的结论
当Underfill胶水项目立项书整理完成后,后续评审工作就相对简单快捷。需项目评估主导方,拉通各参与单位进行项目需求评审,依会议方式商讨立项书中不足之处及需把控的内容要点,并整理成会议纪要,方便各节点的项目进度追踪。
经过以上11个立项要点的阐述,相信大家已对项目立项书的填写有了清晰的了解。好的立项书是项目可以顺利立项,争取到必要的资源的有利保证,也可以对项目开展有一个清晰的脉络指引。
2.2需求评审
完成了项目策化并按要求完成立项开发文档填写后,需由对应的技术评审机构完成需求合理性评审,并输出会议审议纪要,方便后续工作开展
2.3技术规范输出
由工程单位或采购单位将需求转化成技术规格书,制定 Underfill胶水技术规范,由工程单位完成工艺验证方案输出,品质单位完成可靠性验证方案,并与供应商商讨规范要求可执行性及合理性,当各方对规范无异议后,需签署正式文件,以方便后续胶水验证及验收方案执行。
2.4方案评审
由主导单位召集会议,各方职能单位共同完成 Underfill技术规范文档,工艺验证方案,可靠性验证方案的评审,并和对应的技术评审机构一起完成评审,并输出会议纪要
2.5 资源评审
由采购完成资源评审,主要为资料文档类评审,并推动供应商完成产品开发,方案验证工作配合的内容。
2.6 产品验证
验证主要分为以下三个部分,
单体验证
工艺验证
整机验证
三种验证分别涉及胶水本体材料特性验证,胶水生产使用情况验证,以及胶水固化后的整机可靠性验证,具体验证内容及操作验收方法,详见下文案例分享说明。
2.7可量产性评估
相关职能单位(如现场生产,工程单位)完成可量产性评估,并输出结论及会议纪要
2.8资料收集
由工程或者采购单位完成相关资料汇总,并将该技术放于公司技术货架上,供各需求单位挑选使用,并完成胶水评估项目结案报告汇总工作。
3 技术规范说明
经过以上各个步骤的逐一讲解,对于Underfill胶水评审过程,相信大家已有一个清楚的思路,接下来笔者对Underfill胶水技术规范要点进行详细说明。
技术规范是一份对胶水供应商,工程单位,采购单位三方的工作均有参考和约束的文件。该规范是整个项目评审验证时,唯一多方认可且可量化的指标文档,主要需明确胶水的配方成分,技术参数要求,兼容性验证内容,以及各条款的要求、验证方法、验收方法。
手机生产用的Underfill胶水技术规范需明确的要点如下:
配方成分
环氧树脂,固化剂(胺类或酸酐类)填料等关键信息
技术参数要求
粘度,
室温流动时间,
玻璃化温度Tg
CTE,线性膨胀系数,
粘接强度
拉伸强度
裂断拉伸率
弯曲强度
弯曲断裂伸长率
吸水率
离子浓度
固化温度
固化时间
返修要求
体积电阻率
介电常数/介电损耗
绝缘电阻
跌落测试
温冲可靠性
底部填充状况
整机测试项目
兼容性验证
残留验证
其他胶水兼容性验证
对溶剂兼容性
4 Underfill胶水评估选型案例
背景: M公司采购单位收集到制造生产现场的需求,Underfill胶因为颜色与芯片颜色均为黑色,在使用胶水检测机进行检测点胶效果时,设备误报率高达1%以上,另外出现品质异常时设备也无法有效拦截,误报和异常漏失均存在,给生产现场造成很大困扰。希望可以有一款Underfill胶在检测时可以有荧光效果,提升设备检出率减少误报。
采购单位收集到需求后,与胶水供应商进行商讨,完成技术策划,可行性评审,方案设计等一系列评审策划后,得出结论在原有胶水A的配方内额外加入0.05%配比的荧光剂成分,可以满足现场荧光检测需求,需要工程,采购共同完成新的胶水A1的评估验证方案,并完成PCN变更,顺利完成胶水切换.
经过采购、工程和品质单位以及对应的评审机构商议,本次验证是在原有胶水内增加荧光剂,其他方面无变动,本次评审验证主要完成变动对胶水单体性能影响,工艺性能影响,整机可靠性影响三个方面验证即可,
4.1 胶水单体性能影响验证
结合胶水的技术要求规范文件,胶水供应商提供对应胶水各个关键参数实测的结果,并比较两种胶水的差异,若无明显差异变化即可认为两者单体性能无差异,
详见下图1~图7
图1基本物理化学性能验证
图2关键参数胶水粘度数据对比
图3关键参数胶水流动性数据对比
图4关键参数胶水DSC曲线对比
图5关键参数胶水TMA曲线对比
图6关键参数胶水DMA曲线对比
图7关键参数SIR测试结果对比
综上,两款胶水基本物理化学性能和电性能均无明显差异
4.2 工艺性能影响验证
本项验证主要关注变更后,在生产使用时胶水对于生产良率有无影响
主要关注检测机下有没有荧光效果,监测直通率如何,异常拦截率如何,对应点胶过程中的关键指标单点重量是否会有影响等。
测试结果如下图
图8 检测时荧光效果对比
图9 生产时单点波动情况对比
再综合验证过程中,检测直通率99.5%以上,无生产异常漏出,人工模拟可拦截出异常的验证结论,两款胶水的工艺性能一致,变动不影响胶水的工艺性能。
4.3 整机可靠性验证
主要验证变更胶水再固化完成后对芯片的可靠性保护是否有差异,会不会影响到整机的可靠性测试结果。
图10 整机可靠性验证结论
结论,环境及加严跌落测试未发现Underfill胶水引起的功能问题。
综合以上三类验证,变动对胶水性能,工艺性能,整机效果均无影响,可以通过PCN变更完成胶水导入切换。
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