点胶工艺介绍之Underfill胶水评估

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。