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一、UNDERFILL底部填充胶之基本简介篇

UNDERFILL,中文名有很多:底部填充胶、底填胶、下填料、底部填充剂、底填剂、底填料、底充胶等等。其实从这个英文词来是Under和Fill两个词的组合,原本应该是一个动词,这是应用在这个领域逐步演变成了一个名词。其实用了几个在线的工具,翻译出来的...

underfill

UNDERFILL,中文名有很多:底部填充胶、底填胶、下填料、底部填充剂、底填剂、底填料、底充胶等等。其实从这个英文词来是Under和Fill两个词的组合,原本应该是一个动词,这是应用在这个领域逐步演变成了一个名词。其实用了几个在线的工具,翻译出来的结果都略有差异:最原始的翻译是Underfill  [‘ʌndəfil]  n. 未充满;填充不足。而上述的中文名基本上只能在网络释义或专业释义里查的,分别称为底部填充剂(谷歌翻译)、底部填充胶(金山词霸)及底部填充(百度翻译及有道翻译)。所以基本上称为底部填充剂(胶)应该是最贴近在电子行业实际应用中的名称。

 

记得2005年底06年初的时候,拿到的是韩国元化学的技术资料,韩文以及英文对照的,而英文里面对此也没做太多的解释。当时由于需要制作中文版的资料,所以最后参考了乐泰的技术资料最后形成了中文的版本。 底填胶里面最经典的型号之一乐泰的3513对此产品的英文版本描述如下:

“3513 is a single component, epoxy adhesive designed for use as a reworkable underfill resin for CSP(FBGA) or BGA. It cures rapidly on exposure to heat. It is designed to give excellent protection from failure due to mechanical stress. The low viscosity allows filling in gaps under CSP or BGA.”

最后我这边成文的中文版描述如下:(为避免广告之嫌疑略去了品牌及型号)

“×××是一种单组分环氧密封剂,用于CSP或BGA 底部填充制程。它能形成一致和无缺陷的底部填充层,能有效降低由于硅芯片与基板之间的总体温度膨胀特性不匹配或外力造成的冲击。受热时能快速固化。较低的粘度特性使得其能更好的进行底部填充;较高的流动性加强了其返修的可操作性。”

后面国内的很多中文版资料都大同小异。甚至有些公司是一模一样原文照抄的!不过现在看来最后一句中文貌似有些小问题,返修性貌似和流动性并没有什么太多直接的关系的。估计当时也是为了突出这两个客户最关注的两个指标(流动性、返修性)而凑的一句话。

 

如果要把UNDERFILL讲得很清楚,其实非常有必要先去了解电子元器件的封装形式(上面的提到的BGA、CSP等),以及电子元器件如何装配到基板上等知识,这个讲起来又涉及更多内容,如果需要了解可以去看看本周内“笔记”栏目里面的关于IC封装的内容。个人认为可以将UNDERFILL简单定义为“用于保护电子产品中某些芯片焊接后的锡球的一种胶粘剂”。而以锡球(这是形成毛细底部填充的条件之一)形成焊点的芯片主要还是以BGA、CSP等为主,所以UNDERFILL也是伴随这种封装形式的芯片而诞生的。其实后期很多底部填充胶不仅仅用在对锡球的保护,也陆陆续续用到对焊点(锡球也是一种焊点形成形式)的保护,而相应的对胶粘剂的一些要求也在发生变化。

 

上面写了这么多,相信如果没有行业背景的朋友看了估计也还是一头雾水。所以有机会大家可以留意一下品牌手机的CPU等芯片,周边一般都是有一圈胶水的。大家可以到网上搜索一些热门手机的拆机图可以略知一二。

 

最后做为UNDERFILL的使用者,关注的性能如下:

操作性及效率性方面:粘度(填充速度)、 固化温度和固化时间及固化方式、返修……

功能性方面:填充效果(气泡、空洞)、兼容性方面、耐温性、跌落……

可靠性方面:表面绝缘电阻、恒温恒湿、冷热冲击……

以上我会在后面的章节再细讲,每个项目细细展开估计都可以写成一篇文章了。当然同时我也会结合UNDERFILL技术资料上的一些参数(尤其是一些相对比较直观的参数)和以上使用者的关注对比阐述的。其实很多产品最终的性能都是由多个胶水参数以及施胶工艺等共同决定的,所以过于要求胶水的某些参数,或者过于要求某些可靠性效果其实往往是得不偿失的,如果追求一个平衡才是最重要,或者说真正适合自己的才是最重要的。可惜的是即使作为国内目前手机一线品牌的厂商,在这个平衡上还没能形成自己的独立的观念,这个在后面测试篇我也会再提及。

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二、UNDERFILL底部填充胶之中外品牌篇

  严格意义上来讲,UNDERFILL产品本身并不会形成一个独立的品牌,它往往只是胶粘剂公司的某个系列的产品之一,而谈到品牌更多的应该是指生产UNDERFILL胶水的厂商,是指有着独立研发生产及应用并有着一定客户群的厂商。而且国内的很多(品牌)...

emersoncumingloctite

 

严格意义上来讲,UNDERFILL产品本身并不会形成一个独立的品牌,它往往只是胶粘剂公司的某个系列的产品之一,而谈到品牌更多的应该是指生产UNDERFILL胶水的厂商,是指有着独立研发生产及应用并有着一定客户群的厂商。而且国内的很多(品牌)厂商之前也是拿别人的胶水(或配方)贴牌的,真正有着独立研发生产及应用的厂商其实并不是太多。我这里重点讲讲几家国外的厂商。

 

首先是德国汉高(HENKEL),或者说讲其旗下的子品牌乐泰(LOCTITE)大家可能更熟悉一些,其实汉高旗下还有爱默生康明(Emerson & Cuming)及HYSOL等一些品牌,它们曾经是有着UNDERFILL产品的。值得一提的是Emerson & Cuming,它在2007年左右被汉高收购,当时汉高收购的是帝国化工公司(ICI)旗下National Starch(国民淀粉)公司的粘合剂和电子材料业务部门,其中就包含了Emerson & Cuming及其旗下的一些子子品牌(Ablestick、Ablebond等)。当时收购主要是汉高在半导体封装的一些领域的导电胶、绝缘胶做得一直不是太好,所以通过收购的方式来加强,而作为当时主推UNDERFILL等产品的Emerson & Cuming也被其一并收入麾下。其实在当时Emerson & Cuming的UNDERFILL产品在很多项目上已经对汉高乐泰造成了一些威胁,记得当时的苹果IPHONE手机刚刚起步,据说最开始认证进去还是Emerson & Cuming的产品,包括当时国内的手机厂商HW等公司为了避免此材料一家独大的情况(LOCTITE)也认证了Emerson & Cuming的产品,不过随着收购的动作,很多客户和市场又回到了汉高旗下了。关于汉高收购Emerson & Cuming后,其国内国外的人员也发生了很多的变故,这里的故事大家可以参看我之前写的《关于Henkel收购Emersoncuming后的瞎想》及《与UNDERFILL世界级高手交流有感》。

 

一不小心又扯远了。回到本章的主题:UNDERFILL底部填充胶之中外品牌:

1、  德国汉高(美国乐泰):代表型号LOCTITE 3513及UF3800,代表客户: 太多了/苹果IPHONE

代表型号LOCTITE 3513(还有3505、3517、3515、3536、3548等一系列型号),最通用的还是3513,后期随着苹果手机的兴起,另一个代表系列型号为UF3800(还有后期的升级型号3801、3808、3810等一系列型号)。之前之所以有那么多型号,也是为了给当时的几大国际手机厂商及PDA厂商配套的。包括现在唯一能与苹果抗衡的韩国三星公司,最早使用的也是这款型号,只不过很快就被韩国本土胶粘剂厂商取代了。而国内目前的中华酷联四大手机机厂商之前用的也是他们的产品(联想除外),而当时的二三线国内手机厂商包括已经倒闭或者重组的手机品牌几乎都是用的乐泰的产品,这是这个格局至今已经陆续有了一些变化了,在介绍后面的品牌时我会再提及;

2、  韩国元化学(WON CHEMICAL):代表型号WE-1007及WE-3008,代表客户:三星/LG

其实这个中文名还是我给取的,因为在韩文里面WON就是韩国货币元的意思。这家公司严格意义上并谈不上什么品牌,他们一直是以技术为导向,在为韩国三星配套UNDERFILL产品,并且不断在改进和改良。他们无论从规模还是其他方面与上面提到的乐泰都不是一个数量级的,我去过韩国这家公司两次,感觉他们就是一个纯技术型的公司,而且他们的社长和理事都是属于技术宅型的人物,而且他们所有对三星的业务都是一家韩国本土极大的集团SMTKOREA来和三星及LG配套的。而在大陆韩系以外的客户都是由NEWBONDER公司来提供服务的(不过由于韩系公司很少外发代工,即使外发代工其胶水等也是由三星统一配送的,所以NEWBONDER公司也只能独立的在国内开发韩系以外的客户)。所以有时候大家反而知道SMTKOREA而不知道WON CHEMICAL。当时在2005年左右,元化学就是在三星的配合下开发了WE-1007这款产品以取代了LOCTITE的3513(据花边消息称当时美国乐泰的工程师去韩国三星处理UNDERFILL技术问题的时候,元化学就有人在旁边“偷师学艺”,这时乐泰还蒙在鼓里)。就我当时拿到的技术资料,WE-1007的确是一款和3513非常类似的产品,包括热力学曲线都快基本重合了。而这之后随着手机主板越做越薄,包括手机逐步也成了消费电子的范畴。后期元化学配合开发出了WE-3008,已及最新的版本WE-3008S1(今年开始已逐步在取代WE-3008)。但从综合可靠性来讲其实应该还比不上之前的WE-1007这款型号,尤其是在做THERMAL CYCLE的一些实验时(这也是这款产品最后在国内厂商HW的认证中未达标的一项,因为当时的参照物是乐泰的3513)。其实元化学产品在国内的很多厂商中都批量使用过或者认证通过(不过当时都是被国内一家厂商拿来贴了一个美国品牌),所以真正知道的人并不多。而我直接经手的国内公司的就有Motorola、Philip 、JL、LX、YL、ZX、HW、TCL、BBG等。

 

3、  日本盛势达(SUNSTAR):代表型号1027S及991,代表客户:SONY及Nintendo

这家公司也是一家日本的上市公司,而作为UNDERFILL产品也是其后期组建的电子材料部其中的一个分支(貌似也是支持电子材料部门运营的主打产品)。他们的主营业务其实是口腔保健品(牙膏等)以及汽车上的一些胶粘剂。而电子胶粘剂也是近十年不到的事情。记得当时我在参加2007年还是2008年日本的NEPCON的时候看到过这家公司的UNDERFILL产品的。他们早期的UNDERFILL产品最大的特点就是他们的体系居然是聚氨酯,估计全世界就他们一家公司做了,他们的991就是这个体系(得到了任天堂游戏机的认证),而后期给SONY配套的1027则还是回归到环氧体系了,关于胶水的体系我后面的文章会再提到。聚氨酯体系一个明显的问题就是气味比较大(毕竟有氨嘛),另外强度方面也逊色一些(所以返修也是相对比较容易一些),当然个人认为其柔韧性或者可以在将来的柔性电子领域找到一些应用点。另外和该公司日本本土的市场负责人及技术人员都有一些交流,感觉他们最大的问题是离市场比较远,对客户的需求把握得相对比较有限(尤其是实际应用层面,很多时候也只能以SONY的使用为参照和依据)。不过他们对胶水本身的研究还是比较深刻的,而且非常实事求是的态度(不论是对代理商还是对终端客户,都是有一说一,不打诳语)也是值得国内同行学习的。

 

4、  美国ZYMET:代表型号1703及1728,代表客户:Philip及Sony-Ericsson及OPPO

这家公司比较神秘,貌似国内行业内的人没有接触过原厂的人,而且他们的网站也极其简单,找不到任何具体型号的产品和信息。他们的产品早期是由上海洛邦公司(创始人貌似就是乐泰在中国最早期的一批人之一)代理销售的,现在包括震坤行的公司在代理销售其产品。 当时行业内的人甚至怀疑这是不是一家伪美国公司,后来据国外的朋友了解其的确也是专注做电子封装材料的美国公司,也没怎么太在意中国市场,不过后面像一些新兴领域的UNDERFILL的使用,他们公司都有对应的推出一些产品进行配套(例如SSD固态硬盘里面的一些UNDERFILL胶水)。他们的产品基本上是以阳离子体系为主,所以流动性方面也是最佳的,这也是他们公司产品的特色之一。不过他们现在的代表客户我就真没怎么了解了,貌似OPPO用的是他们的1728,而OPPO几百米之隔的BBG用的却是乐泰的3517。之前在桑达飞利浦曾经碰到过他们的产品(1703),而在SONY和Ericsson合并的时代,北京的普天索爱基本上也都是用他们公司的产品。只是后期随着SONY将索爱整体回购,回归SONY品牌后,陆陆续续又倾向于日本的胶水,用回前面提到的SUNSTAR公司的胶水了。不过现在在一些新项目竞争时也经常碰到这家公司。

 

5、  日本NAMICS:

这家公司如果就市面上常见的手机等品牌而言貌似并不出名,也没有非常有代表性和客户。但个人认为这家公司在UNDERFILL行业里面最牛的公司之一。他们的产品其实主要都是用于一级封装的。据我所知他们的产品都是用于一些芯片厂商(类似显卡芯片公司NVIDIA等)。另外也用于苹果的一些配套的模组或配件上,如蓝牙芯片、摄像模组芯片上。另外像微软等公司的一些产品上的UNDERFILL指定的都是他们家的产品。像代工厂商富士康、伟创力等公司经常用到他们的产品,当然也是客户指定的。而且这家公司不管是技术上还是销售方面,相对都比较牛,所以很多时候国内的厂商采购他们的胶水也是非常头疼的,像一些特殊型号的UNDERFILL动辄需要差不多两个月的交货期。据说这些产品他们是接到订单后才备货生产的。之前NAMICS在国内有两家代理商,一个是香港的保迪集团,一家是台湾的崇越集团,而纯本土的代理商貌似没有,而且他们原则上好像也不需要代理商来帮他们拓展渠道,反而是很多公司想代理他们的产品却拿不到。我在日本的NEPCON展会上也见过这家公司,而且在07年左右他们当时中国这边的业务担当村山先生也曾经到我们公司一起交流过。他们更多的业务是针对半导体和元器件行业(像做贴片电阻最大的风华高科好像就用了很多他们的产品)。另外听说这家公司在电子封装材料的技术也是源于HYSOL公司(HYSOL是被乐泰收购后又被汉高收购的),所以并购后又有一批相关人才流失出去,慢慢的成就了NAMICS的电子封装材料部门。NAMICS的业务涵盖也是非常广泛的,他们在烟台有一家电子材料公司,主要也是生产电容电阻元件上的一些浆料产品。而UNDERFILL之类的产品是在日本本土生产的。记得之前我在网上找到他们公司的几份关于UNDERFILL的演讲文稿,一篇是《Underfill Technology Roadmap for SIP Fine-pitch Flip Chip》,另一篇是《prevention void for underfill》,还有一篇是《Underfill Roadmap》,本来是公开共享的,后来收到他们烟台公司总经理的邮件,应要求删除了。不过估计大家用心找找估计也能找到。NAMICS公司的产品更多的是强调可靠性和信赖性,对于消费电子关注的一些什么操作性、效率性的东西并没有刻意的去迎合客户,例如很多客户关注的底填胶流动性等问题不是他们考虑的重点。包括他们一些用于汽车电子上的一级底填材料。像HW公司有一个项目评估他们的一款底填胶水,但基本上也没有太多技术支持的动作和持续的服务,或许他们对这类貌似很大的客户也并不是特别感冒吧。或者也是因为日本的很多技术导向的公司不是特别在意客户的非专业类需求。

 

6、  欧美其他品牌:

加拿大AIM:这其实是一家做焊料的公司,之所以知道他们的产品,也是因为最早期的联想手机用的就是他们的产品,后来被元化学的WE-1007替代;

美国INDIUM(铟泰):他们当时一直主推的是非流动性UNDERFILL产品,记得08年左右国内很多SMT杂志的封面或封底都是他们公司产品的广告;

美国EMS:也曾经在一些蓝牙模组上碰到过他们公司的产品,他们在上海好像是有一家工厂的,主要做一些继电器封边胶等一些产品;

美国LORD:也曾在他们的产品介绍上看到过UNDERFILL产品,但实际中没怎么碰到过,但他们之前在COB黑胶领域还是有些名气的;

 

7、  日韩其他品牌:

日本松下(Panasonic:他们的产品主要也是给日系电子产品配套,类似SONY PSP游戏机等产品上都有用到他们的UNDERFILL产品,另外他们的产品在CORNERBOND也是在一些大厂应用的。他们当时有款底填胶比较有特色,目测接近黑色,点出来底填后是蓝色,固化后又是红褐色,还是蛮有特色的;

日本ASEC(爱赛克):他们的产品前几年曾经在华东地区的一些电子代工厂商猛推过一段时间,虽然最终效果不是特别明显。而且当时有个印象就是他们产品的定位和他们日本厂商的身份貌似有些不大匹配;

日本三键(Threebond:也只是在资料上看到过,实际在客户现场比较少碰到;

日本住友(Sumitomo:曾经有人咨询过他们的一款底填产品,他们主要也是针对一级封装用途的,另外他们做环氧模塑料EMC也是排在世界前几名的;

韩国三星(SAMSUNG CHEIL:没错,就是韩国三星集团下的一家公司,中文名是三星第一毛织,不过他们现在已经不再做UNDERFILL这款产品了。当年可能也是因为三星手机的底填材料用量越来越大,他们曾打算给三星电子配套做这款产品,但是由于SAMSUNG CHEIL也是很大的集团公司,其实是做纺织品起家的(据说韩国的前十大服装品牌有几个都是他们旗下的),逐步拓展到塑胶、复合材料及一些电子材料。他们刚进入中国的时候也是和NEWBONDER及佛山一家代理商合作的。当时的型号我记得是EL1200R。在国内成交的一家客户就是当时的天时达手机。我去上海见过他们办事处的负责人,由于之前负责UNDERFILL的人准备移民去国外,当时去和他们另外一个同事交接时弄得挺不爽的,加之他们大陆的办事处对产品及市场完全没什么概念,对代理商又一副居高临下的姿态,后面就逐渐放弃了他们的产品。包括当时和韩国元化学的金社长他们沟通这个情况,他们也认为不会对他们在三星的合作造成太大威胁,果不其然最终他们自己就放弃了这个产品;

韩国海泰克(HiTech:这家公司导入UNDERFILL也是我和他们当时中国地区的公司(记得当时好像叫韩高金)的负责人黄总交流时告知他们的,后来不知道是他们自主研发还是在什么别的地方找来的产品,第一次给我的样品及资料还是用于COF的underfill产品。他们之前其实主要是做SMT贴片红胶的,迄今为止在韩系的客户里面还有这一些市场。包括韩国的泛泰手机貌似之前用的也是他们的底填胶,后面好象是切换成了元化学的WE-3008。这家公司应该是很早进入中国电子胶市场的,几乎是和日本富士红胶差不多时间进入的,但一直做的不咋地;

韩国开瑞(ChemRich:这家公司也是早期在市场上碰到的一家韩国公司,深圳好像有个同名的工厂,他们的当时的型号是CRU-7000,他们主要其实也是做浆料的,底填胶也只是个附带产品,所以后面基本上也在行业里面推广了。

 

 

我脑海中能大概记得的国外UNDERFILL胶水品牌大概就这么多了,其实能做单组分热固化环氧的公司理论上都是整个看上去类似的产品,但是如果对具体应用不够了解,对电子封装不够了解的话,对客户的实际需求不够了解的话,很难做出一款最终能达到客户的产品的。记得当时公司有个业务员跳槽去了一家代理美国HERNON工业胶的公司,将这个UNDERFILL胶水的情报反馈给美国没多久,他们就整了款产品给中国的代理商在国内卖,最后的结果肯定是不了了之。 还有一个有趣的现象,当时上面那几家韩国品牌的底填胶都号称得到了韩国三星的认证,在小批量试用导入(当然SAMSUNG CHEIL当时应该是没有吹牛的),只是最终还是由韩国元化学给三星来配套。毕竟他们专注做这类产品,不像别的公司UNDERFILL只是一个补充,尤其是SAMSUNG CHEIL,他们当时主营业务已经非常大了,而底填也只是顺带做做而已,没怎么重视。如果他们能预见到三星电子的手机能做到今天的规模,估计重视程度也会不一样的。这个现象和国内的一些胶商有点类似,动不动就说自己的的胶水什么中华酷联谁谁谁在用,往往其实只是试了个样或者局部用了一点点而已。

 

 

国产的品牌还没开始写,有网友就在QQ空间留言说等着看国产品牌的乱战,我觉得这个词用得还是蛮贴切的,至少在前几年可以用这词来形容,近两年直接参与的项目少,是否依旧那么乱就不得而知了,不过每年新参与“研发生产”的国内胶粘剂厂商也有不少,照例都还是会去那些客户那里搅搅浑水,但估计也掀不起什么大浪了。 闲话少说,回归主题,讲回现在的国产(贴牌)的品牌胶水,这里有些信息是之前,最新的情况需要大家自行确认了。

 

1、 道尔(DOVER

首先必须要提的当然是自己的老东家,我能总结出这篇文章,也是在这里奋战了7年的结果。回忆起来道尔(更确切的说是NEWBONDER)差不多是国内最先开始推广底填胶的公司,没有之一(虽然在推广之初打造了一个“美国道尔”的说法)。前面提到『其实元化学产品在国内的很多厂商中都批量使用过或者认证通过(不过当时都是被国内一家厂商拿来贴了一个美国品牌),所以真正知道的人并不多。而我直接经手的国内公司的就有Motorola、Philip 、JL、LX、YL、ZX、HW、TCL……』说的就是这个,当初由NEWBONDER代理美国道尔的UDNERFILL胶水,几乎涉足了当时过国内相对比较知名的公司,我记得曾经使用过道尔DU901(元化学WE-1007)的公司就有:联想(取代加拿大AIM);魅族(当时还只是在做MP3,那个时候魅族还没有开始做手机,只是在珠海南屏的工业园的某栋楼里);菲利浦(叫桑菲更确切,那时他们还是在科技园的合资公司);金立(这客户应该是源于NEWBONDER早在2006年就加入SMTHOME的企业会员,当时另一个SMTHOME的企业会员金众电子的李总推荐给金立的)……,曾经使用过道尔DU902/N(元化学WE-1007BLA/NBLA)的公司就有: ABICO、Chicony、Sunny、Truly、Flextronics、Foxconn、BYD……。至于参与过认证过的公司就更多了,当时MOTOROLA在天津的工厂我就进去过(第一次到客户车间还得把皮带解了,要像飞机那样过安检);包括在YL的项目竞争中甚至都告诉客户DU902N就是韩国元化学生产的;而像ZX等公司甚至让韩国元化学的社长前往拜访交流;当时NEWBONDER 的UNDERFILL销售团队2007年还前往TCL公司与他们十几位生产及研发人员进行了交流;而在2008年底09年初参与了HW公司第一次底填胶横向测评(当时的结果是所有样品全部都FAIL了,所以在2011年时HW调整了自己的评测标准)……

200 7年底2008年初开始,道尔逐步以国产的姿态回到电子胶水市场,并开始建立自己的研发团队来自主开发UNDERFILL胶水(之前的团队主要开发SMT贴片胶及环氧包封剂),就在这时,国内各家胶水厂蜂拥而至,貌似大家都抱着一个简单的想法,乐泰汉高的客户搞不定,你道尔的客户总是有办法能搞定的,更何况你并不是美国而是中国的。一方面贴牌的产品与纯国产的打不起价格战,一方面自己研发的产品并没有很快的推向市场,更关键的一方面道尔的创始人之间产生了巨大的分歧(甚至那时之前有人已经暗地里倒戈相向,只是后来才知道而已)。而这一分歧的最终后果是导致辛苦搭建了一年多的UNDERFILL胶水研发团队(甚至说整个研发团队)毁于一旦。市场自然也是被波及,哎,说多了全是泪,不提也罢!不过当时道尔的UNDERFILL胶水的项目负责人的确实是一牛人,后面国内这些开发底填胶的公司(甚至买来乐泰配方的)的技术都跳不出当年在道尔的实验范畴……

 

道尔这块貌似写得太多,发了一些个人牢骚,大家不要见怪!接下来讲讲国内几家UNDERFILL胶水品牌,或者说是国内目前几家从事电子胶粘剂厂商品牌。因为国内胶粘剂公司的型号和客户都没有国外那几家那么典型,而我直接接触到的其实也不是特别多,所以以下的内容中就不会涉及到具体的型号,另外对应的典型客户或者在这一年半载也发生了变化,所以信息或许与实际情况有出入,也希望大家完善补充。

 

2、 优邦(u-bond

优邦在底填胶领域相对算比较低调的一家公司。记得优邦开始做这块产品应该是2008年开始的,当时在NEPCON华南展上有首次看到他们的产品。优邦其实是依托之前的优诺公司应运而生的,之前优诺主要是从事电子焊接材料(焊锡膏、助焊剂、清洗剂等),所以在电子行业有着一定的市场基础。而最开始的优邦是以做有机硅胶开始的,后面才陆续导入了以underfill为代表的环氧胶系列。我与优邦一位副总及他们的开发技术人员有过几次交流,感觉他们还是比较扎实的人。所以他们公司在市场策略方面貌似也是以稳扎稳打为主,基本上围绕大客户进行开发,貌似也没有搞太多什么渠道分销之类的。而在2011年的HW公司underfill胶水评估中,优邦也是唯一通过认证的国产品牌,虽然最终貌似也只能做乐泰的备份(实际销售进去的数量也比较有限),单也算是突破了。另外据悉ZX也认证了他们的产品,单同样貌似没有大批量的导入。而后来我在上市公司KFKJ(曾经帮三星代工过)也见过他们的产品的实际应用。当时与他们交流时的一个共识就是电子胶水一定要关注新兴行业的新需求,天天在原有几个常见应用的产品里面依靠商务关系什么的厮杀是没有任何意义的,至少对国内的电子胶水长期发展没有任何帮助的。而“关注新兴行业的新需求”却也是一件相当知易行难的事情,需要长期的积累。 题外话,今年在一个新的应用点也碰到了他们的身影(目前这个应用点只有美国乐泰和日本长濑的产品在使用并且在改良完善中),初步测试也是可以向国外看齐的,看来他们也是在关注着电子行业新兴领域及应用的发展;

 

3、 德邦(Darbond

德邦应该说是电子胶水领域或者说国产胶粘剂公司里面最早开始打造自己品牌的公司,他们成立之初也是以工业胶粘剂为主(厌氧胶、螺丝胶、UV胶、结构胶什么的)。而在UNDERFILL产品之前,他们主要是从事SMT贴片胶和COB邦定胶的开发和推广,后期才陆陆续续推出底填胶等产品。早期德邦在华南市场也是一波三折,不管是走渠道的路线,还是走直销的路线,电子胶市场一直不是太理想,个人理解估计一开始都是以做工业胶的思维来看待电子胶的市场,所以走了一些弯路。而且最开始的时候德邦在销售上还耍了个小花招,他们同类型的产品和乐泰的型号都叫成一模一样的,后来是乐泰要与之对簿公堂,才将型号全部变更,但依旧能看出乐泰的影子。与德邦的解总也有一面之缘,当时是在2007年温州环氧树脂协会的年会上,对于电子胶市场的说法就是国外都是在吃肉,国产的连汤都没怎么喝上。不过在2008年后德邦也将重点转向了电子胶水市场,并且从乐泰几乎是挖了整个团队过来,涵盖了技术市场等各方面的人才。并且申请了国家很多相关的基金和称号,阵势也是蛮大的,另外通过挖来的人员的人际关系拓展,也聚集了不少国内外华人电子材料专家的眼光。相信通过这么大的动作,德邦的战略高度应该是没有问题的。但最终实施战术的应该还是要靠内部的人了。就UNDERFILL胶水而言,感觉德邦也是全面通吃,不管是在品牌手机厂商那里,还是在一些山寨小厂那里,都能看到他们的身影。不过要说到典型的代表客户还一时半会真想不起来;

 

4、 天山(海斯迪克)

严格上来讲,海斯迪克也是UNDERFILL的后来者,这家公司其实是由北京天山投资专注于电子胶水的公司,说到天山,相信很多人都有所耳闻的,个人也认为迄今为止这家公司是纯国产企业里面最有潜力的(好像天山曾一度谋求上市之路,后面由于种种原因导致搁浅)。之所以说这家公司有潜力,一来是他们在某些领域已经取得不错的成就。在太阳能光伏产业的封框硅胶他们成功阻击了美国道康宁公司,并在苏州投资建厂服务于太阳能光伏行业。虽然近两年太阳能光伏行业比较惨淡(尚德也被破产重组了),但是引用胶水论坛的资深元老陶瓷的一句话“就能源而言,永远没过剩一说”,相信这个行业还是会有陆续回暖的机会。另外之所以说天山的潜力很大,在于他们的几位创始人能够抱成团,在很多事情方面大家共同进退,求同存异。去年和一位证券公司的研究员聊天时谈到上市公司回天曾想入股天山,但最终未能达成一致,甚至说天山反过来借回天的壳上市貌似更有优势一些,当然这也只是坊间传闻而已。说回海斯迪克,在这里把他单独拿出来说,一方面是他们的产品的确在华东和华北还是有电子厂在使用的,当然也包括底填胶水,但是应该不是那些耳熟能详的手机品牌厂商。就技术而言海斯迪克貌似也是与乐泰公司也有渊源,但如果就市场而言那还是需要努力努力在努力啊!

 

5、 贝利华(华立)

之所以提到这家公司,因为目前有两家比较知名的手机品牌厂商使用的是他们的产品,一个是LX,另外一家是TCL。至于技术实力,就不妄加评价了,至少这两个客户还是有相当份量的。不过说到LX,多说几句,当时道尔的DU901曾经被国内的几家公司价格冲击,听当时厦门的代理商说好象是德邦还是什么,但最终怎么由贝利华拿下来的这个客户就不得而知了;而TCL曾在2010年底左右曾让NEWBONDER重新提交胶水(元化学胶水)进行评估,最后也是因为价格问题放弃了;

 

6、 新亚(库泰克)

新亚制程上市没多久就收购控股了库泰克(这笔账面溢价近40倍的交易当时也被一些股民质疑,当然最终也是不了了之)。库泰克UNDERFILL的典型客户一个是MZ,一个是YL(坊间传闻据说是一场麻将搞定的)。这两个客户是不是比较耳熟,前面在某家国内品牌公司提到过?(个中缘由就不细说了)。但不得不承认此公司的商务能力应该是相当不错的,给他一个机会点,他们发动很多资源将这个机会拿下。 但是电子胶水又是一个相对比较特殊的市场,商务关系的确能攻下一些客户,但肯定不是每个客户都能这样做的。后期在一些项目的处理上他们的方法有些激进,最终导致了一些国内的大品牌手机厂商几乎关闭了给他们的机会。当然由于这两年触摸屏火爆,他们推出的光学胶LOCA也大大抢占了一些中低端市场,所以对UNDERFILL市场就没那么在意了。不过比较有意思的是新亚卖着卖着胶水,居然把他们最大的水胶客户——一家做触摸屏的公司(平波电子)给收购了,开始进入触摸屏产业了,这个剧情有点狗血吧,哈哈!或者这也是为什么很多公司都想上市的原因之一吧!

 

 

7、 港台派

永宽:应该是一家研发生产均在台湾本土的公司,他们的单组分环氧做得还是不错的;

骆泰:他们只是一家贸易公司,但他们的UNDERFIIL产品却曾经以美国太阳神、LETBOND等品牌在客户端出现(估计应该也是贴牌的),而且有不少台资企业用他们的产品,当然基本都是走的台湾本土研发端的路线;

华聚:这家公司虽然在东莞,但隐隐约约总感觉有着台湾的背景(或者是错觉),而他们的产品目前像台湾的ABICO、国内的YL公司在使用。感觉YL公司啥胶都拿来评估或者拿来用,除了华聚和库泰克,还有一些国内其它几家品牌貌似都通过了他们所谓的认证(所以个人对YL的手机和品脾一直不感冒);

振基:这是一家香港的公司,相信做COB的电子厂基本上都知道这家公司,其实他们在很早已经开始研发UNDERFILL产品(当时电子材料封装界的牛人之一C.P.Wong曾是他们这个项目组的顾问,现在好像也是德邦公司、深圳先进院的顾问还是客座什么的),但是由于当时更多的是在研发一级封装的UNDERFILL,所以最后市面上几乎没有出现过他们的产品。

 

8、 海归派

武汉晶丰:这是留美的杨博士(曾经在美国乐泰任职)回国创立的,当时本身是专注做IC封装中的导电胶、绝缘胶等产品的,但是由于当时主业不是太理想,加之市场有UNDERFILL胶水的需求,也曾经开发出一些产品,但最终也没有形成规模销售;

华海诚科:这个本身是一家纯本土的企业,主要是由原汉高华威(主要做EMC塑封料的)的人员及一家上市公司投资的,之所以把他们放在海归派,也是因为最开始他们的技术也是源于美国乐泰回来的海归博士(现在貌似也离开了);

海斯迪克:严格上来讲,天山旗下的海斯迪克也算是海归派的一份子,据悉这位与乐泰有着一定渊源的某博士在离开乐泰前也曾参与开发出目前乐泰的主打型号UF3800系列胶水;

 

9、 其它

这其它里面其实也分三种

第一种是在公司在烟台及周边的品牌,十有八九是从乐泰或德邦什么的衍生出来的。像烟台的信友、优尼泰、优耐特、汉泰……

第二种是由上述国产品牌的华南的业务人员或者是技术人员出去后创办或加盟的公司,这类公司在华南地区居多。像深圳的华易邦、联邦、晨日……

第三种就是由深莞惠各地挂着某某电子材料有限公司或者某某胶粘剂有限公司推出的所谓底填胶产品,个人觉得纯粹是来打酱油的!

但不能否认,在一些山寨厂或者一些相对比较偏行业的电子厂(甚至规模还不小)也有不少用到他们产品的。

 

 

洋洋洒洒一下子写了这么多,统计了一下字数居然接近上万字,都快写成万言书了。基本上也是这些年工作的部分总结和积累。后面还有五篇相关内容要写,不过估计会越来越精简,写文章还是蛮费精力的。

 

以上之UNDERFILL品牌篇,也是略带有戏说之成分,请各位看官千万不要对号入座哦。当然对于新进入这个行业的销售人员,如果你们老大或公司要求你们写市场调查,这篇文章应该能帮你们不少忙的!

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三、UNDERFILL底部填充胶之客户市场篇

前面简介中以及提到过,UNDERFILL简单定义为“用于保护电子产品中某些芯片焊接后的锡球的一种胶粘剂”,所以理论上有锡球封装形式的电子元器件(BGA CSP FLIPCHIP……)等都可能使用到底部填充胶。而以上封装形式的元器件是为了迎合电子产品的轻薄小的需求...

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前面简介中以及提到过,UNDERFILL简单定义为“用于保护电子产品中某些芯片焊接后的锡球的一种胶粘剂”,所以理论上有锡球封装形式的电子元器件(BGA CSP FLIPCHIP……)等都可能使用到底部填充胶。而以上封装形式的元器件是为了迎合电子产品的轻薄小的需求而诞生的,而电子产品的轻薄小需求也是为了便于携带而诞生的。因为往往移动便携式电子产品中如果有用到有锡球封装形式的电子元器件时都有可能要用到底部填充胶水,这也是为什么上面讲胶水品牌时提到的都是智能手机厂商的使用。其实在其它一些领域也偶有底部填充胶的应用,但最终产品与手机的产量来说就望尘莫及了。所以这篇也是围绕常见的移动电子设备展开。

 

首先当然是手机,尤其是智能手机时代,其实在功能机的时候已经开始有BGA等芯片的使用了(一般就一两个部件),而智能手机往往有三四个甚至更多的部件会用到BGA等形式的芯片,所以底填胶的需求理论上也随之放大。 大家可以去看看各家手机的产销量,大概就能估计出底填胶水的需求了(之前的文章称根据手机销量臆测过UNDERFILL的用量,按当时的标准250ml胶水大概可以使用在2000-3000个手机上,这是当时元化学给我们数据,虽然智能机时代使用BGA部件更多,但这一数据依然是可参考,因为虽然单个手机上BGA数量增加了,但是由于单个BGA的封装面积减小,加上底部锡球数增加及球径及球间距的减小,所以单个手机底填胶的用量也没有成倍的增长,甚至没有大幅的增加。这个我们从SONY的手机上也再次得到了验证,按目前的标准用量,单个SONY手机上underfill的用量大概为100mg左右,所以250ml(约280g)胶水大概可以使用在2000-3000个手机上也是合理的)。下面就各大手机厂商的销量数据以及工作中听到的一席数据做一些分享。

 

苹果

说苹果当然就要说到富士康,苹果手机的销售数据相信很多媒体上都有公开的数据,2012年苹果手机的销量约为1.35亿台,而我之前听说的一个数据富士康苹果手机项目上底填胶的用量(按人民币采购额)是接近以亿计的,貌似因为当初的UF3800成本较高,加之热力学上有一些小缺陷,所以后面陆续升级了3808、3810等型号。按每台手机用胶100mg(1克=1000mg)计算,苹果手机2012年的用胶量约为0.135亿克,而一般乐泰的胶水折合下来每克的单价约为6~10元人民币,所以苹果手机2012年的用胶金额就为0.81亿~1.35亿元(当然这个应该就是富士康的采购额了),所以我之前说到的那个以亿计采购额也是合理的。不过由于乐泰针对大客户有更特殊的价格策略,貌似这款胶水卖给苹果之外的项目都要贵不少(当然估计也没有哪个项目单个型号能超过苹果的用量了)。

 

三星

三星是和苹果相反的,三星的手机几乎全部是自己生产的,尤其是主力机型更是如此,所以大家也比较少看到三星手机的代工厂,但其实也是有的,我这边接触到的就有开发科技、惠州BYD等公司,不过他们用的胶水是由三星相关公司统一配送的,不需要自己自行采购的。而且配送的胶水和最终的成品手机是要对应的,数据相差太大还要专门写报告调查的。而代工的机型基本上都非市场上的主力机型,貌似以功能机为主。东莞那边也有几家韩资厂为三星代工过部分功能机的产品。而关于三星手机UNDERFILL的用量,我这边也有一个可以参考的数据,通过和三星配送底填胶的一家韩资厂负责人聊天,他们每个月给三星厂及外发厂商配送的胶水约为3000小支及2000大支。这里的小支是280g而大支是800gr,所以每个月的用胶量大概为2440kg,按每台手机用胶100mg折合下来单月手机产量约为2440万台,折合一年下来约为2.9亿台手机。网上查了一下三星2012年手机销售约为4亿台,估计2013年可到5亿台。这个数据和前面的计算也是比较匹配的,因为上面的2.9亿台只是华南三星的数据,加上其华东及韩国本土的数据应该也是合理的。不过由此可见三星的手机从数量上来讲主要还是由其华南厂商生产的。

 

以上是对智能手机最牛的两家公司的用胶量做了个大概的分析,其实其余手机厂商都可以参考这个推算方法,但是有时候当年销量和当年产量并不是一一对应的,另外由于有着功能机、智能机等机型不同,加上每家厂的点胶制程生产管控的严格程度(记得富士康有个项目上面的底填胶每块板都要打胶前后都要过秤的,呵呵)不同,所以每部手机100mg的数据也是仅供参考的。(上次BYD有个项目由于制造工人的疏忽,导致单片板的用胶量差不多降了一半,后来才发现纠正过来)。 另外对于在BGA下是否要打胶,每家公司都有着自己的理解,记得金立公司曾经有两年几乎所有的产品都不打胶了,不过后来还是陆陆续续恢复回来了,这中间有什么故事就不得而知了。

 

目前国内的手机厂商中华酷联等都是普遍在手机中使用了底填胶水的,具体情况大家可以去前一篇品牌文章里面看看。另外两个在互联网上呐喊的比较多的魅族和小米,据我所知前者是有使用底部填充胶的,而后者据说是完全不使用底填胶水的,貌似小米的手机返修率还是蛮高的,雷布斯是否有关注这个细节,从打胶的角度来改善一下呢,呵呵!

 

而作为手机领域的前辈MOTOROLA及NOKIA,目前已经都易主了,不知道在接下来是否能焕发出第二春,而关于他们产品里面的用胶,说句实在话实际接触到的真不多。貌似他们并不像苹果或三星那样就只使用一家公司的一款底填胶水,据之前的信息MOTO早年就是有使用过乐泰的胶水,在外发一款机型给富士康还是伟创力的时候还曾指定过SUNSTAR的胶水。另外作为智能手机的前辈HTC,他们产品中使用的底填胶水一直是个谜,包括我和美国乐泰的人交流,他们也不是太清楚。据说有可能是台湾的供应商拿了乐泰还是谁的产品在贴牌卖进去的(有些台湾胶商胆子比较大),HTC手机上面不用胶也是分分钟有可能的。

 

毋庸置疑手机肯定是底填胶使用的绝对主要领域,另外还有个别领域就单个厂商而言用量也是比较可观的,其中一个领域就是掌上游戏机行业,不过这个基本上是任天堂和索尼的天下。虽然现在的智能手机都涵盖了很多的游戏功能,但是对于游戏发烧友,PSP/PSV和GBA/NDS/3DS等才是他们心目中真正的游戏机。就任天堂游戏机上的用胶,据悉一年大概也有差不多两吨多,如果折合成手机的话也差不多是2000多万台,也是不错的销量了。不过貌似游戏机上面的用胶量要更大一些,好像任天堂的掌机一年也卖不了2000万台的,呵呵!不过最近克强总理上台后,据说会在上海自贸区等地前方开发游戏机的进口与销售(这意味着被封杀了13年的游戏机有可能进口中国市场),目前这些机器都是在中国之外地区销售的,而中国玩家的潜力也是不可小觑的。至少我身边就有不少这样的游戏发烧友,而当年的超级玛丽、魂斗罗等游戏像我们这个年纪的都没少玩。

 

还有一个伴随着手机而成长起来,貌似两者之间的界限也越来越模糊,那就是平板行业,而现在平板和电脑之间的界限也在模糊,现在智能手机的处理能力其实已经开始超过早期的部分X86电脑CPU了,虽然二者之间貌似架构及原理方面都不大相同,但好像包括INTEL等公司都在考虑二者的融合。我记得华硕曾经出过一台手机和平板二合一的产品,将手机插到平板背面就成了一个平板,单独使用就是一个手机。虽然卖得不大好,但创意还是不错的。三星也推出了一些平板电脑,外出单独携带的是平板,回到办公司放在特制的底座上,配上键盘又可以当普通电脑用,但价格也是不菲的,而与单独的平板或单独的电脑对比而言在使用及性能上都还是逊色一些。大家看看微软的surface系列产品卖得不愠不火也大概能知道这个产品的市场接受程度了。貌似又扯远了点,至于平板上的底填胶使用情况,就我了解到的信息也不是非常普遍的,因为本身平板相对手机来讲其留给主板的空间要大得多,所以在相关元器件的选择上空间也大很多。而且里面使用的CPU等芯片比手上上用的都要大不少,我曾经去过一家做平板的厂,他们当时也是在评估底填胶水,据说是客户要求打胶的,而他们对胶的评估就太小儿科了,貌似就是为了打胶而打胶。不过在平板的组装上其实也用到很多结构胶的,像Retina iPad mini就使用了大量胶水,一般人想要拆解返修还是相当困难的。

 

除了手机主板本身,像手机上的一些配件,例如摄像模组,在采用CSP封装形式的手机摄像模组上就会使用底部填充的工艺。另外像与手机配套的蓝牙耳机,早在功能机的时代就有蓝牙耳机厂商在使用底填胶来增强产品可靠性,当然里面肯定是用到了BGA或CSP芯片的,记得刚开始接触UNDERFILL的时候还将东莞一个客户的蓝牙耳机主板拿到公司做了几个底部填充的样板给客户,虽然最后客户还是使用了乐泰的产品。其实与是说蓝牙耳机用到,不如说是蓝牙模组上用到,据了解像这类模组上苹果等公司的产品上使用的却是日本NAMICS等公司的产品,不过胶水用量和手机比就是九牛一毛了。

 

写到了这里差点忘了另外一个重要的应用市场和领域,那就是数码相机行业,之前曾经做过一个数码相机的代工厂的底填胶的生意,按当时的成交来看,他们一年下来也用到差不多一两吨的底填胶,不过这个领域的材料的指定性没有手机行业要求这么高,所以后面也是N多家底填胶厂商冲进去混战,无论是价格还是用量貌似都大大的打了折扣。因为后来很多数码相机都转变成ODM的加工方式,代工厂可以自主决定用还是不用胶水的。近几年数码相机行业受到手机的冲击也不小,这两年尤为明显,关于数码相机未来的命运,个人觉得估计也会向更专业的方向演进,而日常的拍照留影估计慢慢也会被手机取代(目前手机的摄像功能也是不少厂商追逐的一个卖点)。

 

以上我们都是针对板级封装(二级封装)的领域讨论underfill胶水的使用的,其实一级封装(芯片级封装)也会用到一些可靠性要求非常高的底填胶水的,这里我们就不展开讨论,因为我对这一块的应用接触也比较有限。但是现在在板级封装领域也有开始使用一级封装底填胶水的趋势,比较典型的领域之一就是汽车电子领域,随着车载电子的广泛使用,这一块的需求应该也是会增加的(前提是主板上使用了BGA等形式的芯片)。另外有一家设计石化管道行业的一些监控器的朋友也和我聊过使用底填胶后对产品可靠性的帮助(个人建议他们使用一级封装类的胶水),因为他们的产品也是在比较恶劣的环境下使用,尤其需要承受冷热冲击。不过他们也苦于如何建立一套评估可靠性提高的方法。

 

总言之有采用锡球焊接的地方都可能会用到UNDERFILL胶水,关键还要看成本等各方面能否满足。而在一些新兴的电子领域行业底填胶有了衍生的用途,我会在最后一篇《UNDERFILL底部填充胶之新兴市场篇》在分析讨论。 也欢迎大家对以上的内容进行补充或批评指正!

 

 

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四、UNDERFILL底部填充胶之测试技术篇

UNDERFILL底部填充胶之测试技术篇   我这里所说的底部填充胶之测试技术主要是站在客户角度的,至于UNDERFILL研发过程中考虑的因素会更多一些,但与客户的实际评估又有着许多不同的地方,虽然某些指标和客户的测试技术是相关的,但实际中往往是...

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UNDERFILL底部填充胶之测试技术篇

 

我这里所说的底部填充胶之测试技术主要是站在客户角度的,至于UNDERFILL研发过程中考虑的因素会更多一些,但与客户的实际评估又有着许多不同的地方,虽然某些指标和客户的测试技术是相关的,但实际中往往是综合因素的影响,所以要了解客户的核心需求才能对应提供合适的产品。另外在UNDERFILL的理论研究中(论文什么的)就考虑考虑得更细了,其中还用了很多数学、物理及化学的模型及函数来分析(中间还还涉及到表面张力、接触角,回归分析…),这个就更不在我们的讨论之列了。

 

一、流动性:

流动性或者说填充速度往往是客户非常关注的一个指标,尤其是作为实际使用的SMT厂家,而实际对于可靠性要求非常高的一些行业,这个倒是其次的。就目前SMT行业的普遍要求,一般在1~30分钟理论上都是可接受的(当然手机行业一般是在2-10分钟以内,有些甚至要求以秒计,这个也需要结合芯片的大小)。

测试方法:最简单的方法当然是直接在芯片上点胶进行测试,而且评估不同胶水的流动性时最好是同时进行平行测试(最好样板数要5-10个以上)。在研发段对流动性的测试就是用两块玻璃片间胶水的流动速度来判断研发方向的。影响流动性的因素有很多,在平行的测试条件下,下面有些可以检讨的因素:

主要因素:

1)粘度:毋庸置疑粘度肯定是影响流动速度最关键的因素之一,目前像粘度在几百cps的胶水基本上都是可以不需要预热点胶的,填充速度基本上都是一两分钟以内的;而像粘度稍大一些的达到几千cps的胶差别就比较大了(从几分钟到十几分钟不等);

2)预热温度:这也是一个非常关键的影响因素,尤其是对一些粘度在一千以上的胶水,一般在预热(预热温度就需要结合各家的产品的特性,一般可以胶水的粘温曲线做参考,当并非一一直接对应的关系)的情况下,粘度为几千的胶水能降到几百,流动性会显著增大,但要注意预热温度过高过低都可能会导致流动性变差;

3)基板的差别(芯片的尺寸及锡球的分布、锡球球径及数量、锡球间距、助焊剂残留、干燥程度等),这个对填充速度也是有一定影响的,在某些情况下影响也是非常明显的。当然这些差别对另一个底填胶的指标影响更大,后面会细说。当然如果是几种胶水平行测试,这个因素的影响是一致的。

次要因素:

1)施胶量(点胶方式);

2)基板角度(有些厂家会将点胶后的基板倾斜一定角度加快流动性);

3)环境温度(不预热的情况下)

说明:以上的一些因素的主次也都是相对而言的,如果客户能接受预热的方式的话,同时客户对流动性的要求不会精确到秒的话,那么上述因素的影响都会变小了。不预热的情况下要求快速填充的话,除了把胶的常温粘度做小外貌似没有更好的办法(像乐泰的UF38XX系列的底填也是被这个要求逼出来)。另外同样是预热的条件下,流动速度就和胶水体系自身的设计思路有很大的关系了。同样一款2000cps左右粘度的胶水,预热的情况下流动速度也可以差几倍时间的。最后对于预热这个环节每家的说法都不一样,很多客户不愿意预热其实也是为了点胶操作的便利性,然而站在理论分析的角度,基板预热可以起到烘烤芯片的作用,而且也可以减少填充时产生空洞(气泡)的概率,当然加快填充速度也是必然的。在我的印象中,在苹果手机出现之前,乐泰是没有低于1000cps的底填胶水型号的,虽然那个时候之前Zymet公司就一直在推出粘度300左右的底填胶水(这个化学体系的胶水在某些条件下会有着致命的缺点,换一个研发工程师的说法是用这个体系来做UNDERFILL其实是投机取巧的方法,后面在底填胶的化学体系中我会再细说)。估计也是基于这个原因,乐泰之前一直都是推以3513为代表型号的底填胶水,而这个型号在使用中也是建议客户预热使用的,包括元化学的WE-1007等都是通过预热来改善流动性的;

 

二、固化温度和时间(固化度)

这个指标其实在研发端是比较容易判断的,用DSC曲线就很容易判断出来,当然由于DSC在测试时胶量是以mg来测试,所以一般建议给客户的固化温度是在DSC的理论时间上乘以4倍的(韩国元化学的建议)。

然而在客户端如果判断,其实简单的方法就是按胶商TDS上建议的固化温度和时间还是比较保险的。另外有些客户经常会问如果不完全按TDS建议会如何,简单的推断的方法同等温度下时间加长或者同等时间下温度升高,理论上都是会完全固化的,但反向推断的话最好找供应商确认下。因为每种胶特性不一样,低于某个温度时间即使加几倍时间也未必能固化,同理也不是温度越高时间就会越短,就目前接触到的底填胶水的固化温度没有建议高过150度的(SONY曾经有款手机,使用SUNSTAR的胶水,在150度快速固化时后期测试时会有些缺陷,同样改用130度加长时间固化后就没有这个问题了)。太高温固化和太快速固化对胶水的后期一些性能还是有着蛮大的影响的(有些体系的胶水会影响更明显)。这个道理喝过汤的朋友应该能理解一些,好汤可都是慢慢熬出来的,呵呵!

另外对于固化程度的判断,这个做为使用者的客户可能不大好判断,因为目测的完全固化时间和理论上的完全固化还是有差别的,客户一般容易从固化后的硬度,颜色等判断,但这个些指标可能在胶水只固化了80%以上时已经没法分辨出来了,如果能增加一些粘接力等测试辅助可能会更准确些,当然更精确的方法还是要用会DSC等一些热力学测试的设备和方法了。而在实际应用中,胶水达到90%或95%以上的固化已经算是完全固化了,具体要达到百分之九十几这个就要看后期可靠性的要求了。

未完全固化的胶水是很难真正全面发挥应有作用的,尤其是后期测试要求很严格的时候。所以建议客户最好使用相对保险的固化条件,如果设置在临界值的话,固化温度或固化时间少有偏差就可能导致固化不完全。

 

三、填充效果

这个指标其实也是客户比较关注的,但是对填充效果的判断需要进行切片实验,这个在研发端其实很难模拟的,而在客户这边一般也只有相对比较大型的客户才有这样的测试手段和方法,当然也可以送赛宝或者CTI华测等公司进行检测。

测试方法和设备(以赛宝为例):

检测项目:金相切片分析;

检测方法:IPC-TM-650 2.1.1  Microsectioning, Manual Method;

检测仪器:立体显微镜  金相研磨机  金相显微镜

几点说明如下:

1)  这个方法其实并不是针对底填胶的设立的,在电子行业原本是用于PCB信赖性实验,当然“微切片(Microsection)技术范围很广,PCB(Printed Circuit Board)只是其中之一。对多层板品质监控与工程改善,倒是一种花费不多却收获颇大的传统工艺。微切片制作是一件复杂的事情,说来话长一言难尽。要想做一个好切片,要考虑到“人机物法环(4M1E)”诸多因素,关键的地方要把握好。”,此段摘自《PCB微切片手工制作》;后期很多公司内部建立的方法也是参考此方法自行设立的。

2)  另外作为填胶后BGA的切片有横切和纵切之分,而横切也分为从BGA芯片部分打磨还从PCB板部分打磨两种方法。一般而言是用横切的结果来判断填充的整体效果,而用纵切的方法来判断胶水与锡球的填充性(助焊剂兼容性);

3)  前面提到,打磨(微切片)这个过程是比较复杂的,因为打磨过程可能造成对样品或胶层的意外破坏,这样就给后期判断增加了难度,所以当出现一个特别异常的切片结果的时候我们也需要从实验过程中找一些原因;

4)  对于最终的填充效果,这个没有绝对的标准,一般都是需要进行平行对并且还要结合后期的一些测试的。

而在客户现场对填充效果的简单判断,当然就是目测点胶时BGA点胶边的对边都要有胶水,固化后也是需要四条边的胶要完全固化,且没有任何肉眼可见的气泡或空洞。理想的状态是四边的胶都均匀爬到芯片边缘的一半处(芯片上不得有胶),这个其实和点胶工艺比较相关。另外整体的填充效果和前面讲到的填充速度其实一有一定关系的,尤其是前面谈到的流动性的主要因素3,当然和胶水也有较大的关系。从目前我接触到的各大厂家的测试报告中,没有哪家是可以百分百完全填充的,这里面另一个重要的影响的因素就是锡膏和助焊剂与胶水的兼容性,极端的情况下可能会导致胶水不固化而达不到真正的保护作用。

 

四、返修效果

关于返修效果,这个是一个相对更难量化的标准,就目前市面上常见的胶水,其实基本都是属于可返修型的,如果要从返修效果来分估计只能分成易返修、可返修和难返修三种,而将胶水的返修程度归到哪一类其实与返修的人、返修设备及返修方法、返修的时间等有着很大关系。

目前在返修环节碰到的一个最常见的问题就是焊盘的损伤,或者称之为掉焊盘,一般容易掉的都是空焊盘(没有了铜箔的互联,与基板的附着力当然要差一些),所以后来在一些公司的返修判断标准中将掉空焊盘也作为可退让接受的。

另外关于返修最近有些客户又提出一些新的问题和疑问,一种是固化后当天做返修测试,一种是固化后放置几天后再做返修测试,还有就是几个月后做返修测试(这个一般估计是产品回厂返修),这三种情况下同一款胶的返修成功率也会差异比较大,一般的规律当然是时间越长返修率越低。当然也有同一款胶三者的差别不是特别明显的情况,究前者的原因的话估计又回到固化程度的问题了(如果胶没有完全固化的话当时测试返修当然会容易些,当放置的时间长了后固化难度自然就加大了)。所以判断返修效果时最好要保证胶水能得到完全的固化。

另外还有个残胶清除的问题,这个其实没什么特效的方法,当然一些有机溶剂如丙酮等或清洗剂能辅助除胶,但是也是需要利用加热的方法及物理外力将残胶最终清除的。

 

上面讲了四个底填胶相关的测试要求,但貌似和底填胶本来起的作用并不直接相关,回头看看底填胶的描述中的核心作用:“能有效降低由于硅芯片与基板之间的总体温度膨胀特性不匹配或外力造成的冲击”。其中一个是外力的影响,另一个是温度(热冲击)的影响。下面的几个测试要求就是与这个相关的。

 

五、跌落试验

跌落试验是能比较明显显现处使用底填胶和未使用底填胶之间的差别的,据之前汉高公司发布的一些资料来看,正确的使用了底填胶水后,耐跌落的次数会比之前成倍的提高。但是跌落试验其实影响的因素也很多,另外与实验的方法和标准也有很大的关系,就之前接触到的一些方法和大家分享:

1)  跌落样品的制备:这里一般有几种情况,第一种是制作一批实验板(板上就只有BGA元件),第二种是直接将手机的主板作为测试样品(这里也分已焊接其余元件和未焊接其余元件),第三种就是直接将产品成品(手机、相机等)作为测试。这个取决于每家公司自己设置的标准。往往第一种在某些测试条件下可以达到几千次的跌落,而后面两种一般设置的标准都不超过三位数,因为后面两种情况跌落了若干次以后,主板本身或者外壳等早已跌坏了。

2)  跌落方法的设置,一般在以上第一种样品的情况下都会做负重跌落,及在样品上有额外加上一定的重量,整机跌落一般不加负重,主板跌落的话就要看测试方的要求了。而作为承跌的地面也有分不同,有些是橡胶地面、有些是普通的水泥或瓷砖地面、更有甚者是金属地面。而跌落高度一般是1-1.5米不等。跌落方式以抛物线方式或垂直跌落等方式为主。

3)  跌落的标准,这个就看每家公司自己的要求了。有一种标准是不限次数跌落,跌坏为止;一种是设定特定的跌落次数,能达到及视为通过跌落测试。就之前参与HW公司的评估,他们的标准就是2000次以上合格,3000次以上优秀,超过3000次就不再往下测试了。而之前和韩国元化学沟通得知的三星一般也是以1000次以上作为衡量标准的,但具体测试方法就不得而知了。

关于跌落额外说几句,如果测试方法不科学的话有时可能没法辨识使用底填胶的效果,我记得当时在MOTO还是SUNNY哪家公司,当时打胶不打胶最后测试出来的跌落次数是一样的,甚至打了胶跌落次数还少一些,所有有些厂商甚至一段时间还放弃了使用底填胶。

另外还有一个与跌落测试类似的测试,好像是叫阻尼测试还是什么的,有点类似滚筒测试什么的。而据元化学的介绍,他们后期推出替代WE-1007的型号WE-3008就是由于这个要求而改善的,前者好像只能达到几千次,而后者可以达到上万次。这个结论在HW公司的UNDERFILL评测中也得到了验证(虽然当时这项并不是他们的测评的标准)。其实从硬度就能明显看出差别了。前者的硬度约为邵D 级别,而后者却只有邵A的级别。不过由于主板的轻薄化,对胶的韧性提出要求应该也是趋势之一。

 

六、表面绝缘电阻

这项指标如果简单的测一次的话是比较容易的,而且一般就环氧体系而言这个值一般都是符合电气方面的要求的,客户比较比较关注的是经过老化后的此参数的维持情况,因为有些材料经过恒温恒湿或相关老化后此参数会发生比较大的变化,导致不符合电气方面的要求。我手上有一份赛宝针对底填胶SIR的相关测试,摘录相关方法如下:

检测项目:表面绝缘电阻

技术要求:参考IPC J-STD-004B Requirements for Soldering Fluxes(大于10^8欧姆以上)

检测方法:参考IPC-TM-650 2.6.3.7 Surface Insulation Resistance(双85下168小时)

检测仪器:  高低温交变潮热试验箱;SIR在线测试系统;立体显微镜;高温箱

几点说明如下:

1) IPC J-STD-004B这个技术要求其实是针对阻焊剂的,因为底填胶这个产品并没有自身的相关标准,很多都是参考IPC里面关于其它材料的标准建立的,如之前的金相切片实验也是如此;

2)对于环氧体系的胶水(非为导电设计)而言,一般情况下其表面绝缘一般都是在10的12~16次方以上,即使经过了相关环境试验的考验,最多就下降一到两个数量级就稳定了,所以通过以上测试不是什么太大的问题

 

七、温度循环(冷热冲击)

关于此项测试,英文一般称之为Temperature Cycling(Thermal Cycling),简称为TC测试。而在实际的测试中有两种情况,一种称之为温度(冷热)循环,而另一种称之为冷热(高低温)冲击。这两种其实对测试样品要求的严格程度是相差比较大的,如果设置的高温和低温完全一样,循环的次数也一样,那么能通过冷热冲击的样品一定能通过冷热循环,反之却就未必了。两者最大的区别就是升降温速率不同,简单的区分:速率为小于1-5摄氏度/分钟的称之为循环;而速率为大于20-30度/分钟的称之为冲击。关于这个可是花了几万块换来的经验和教训。TC测试除了这个升降温速率比较关键外,还有两个参数也需要关注,一个就是温度循环的区间(高温减去低温的差值),另一个就是在高低温的停留时间。当然这三个条件里面第二个温循区间其实最关键的。按日本SUNSTAR传达的SONY那边的TC测试要求,作为消费电子一般而言温循区间不超过100度,而作为工业或汽车电子方面要求温循区间是130度以上甚至更高。之前参加一家国内手机厂商此项测试时,咨询韩国元化学在三星的TC测试结果时告知可达到1000次以上,而实际在国内这边的测试是没有达到的,估计也是相关测试条件相差比较大。国内这边做的是温循区间为180度(-55到125度)的冲击(温度转换5分钟内)试验,包括后面将此测试要求告知日本SUNSTAR日本方,他们说普通的底填胶估计能通过的难度较大,推荐我们使用不可返修高可靠性的型号(用于汽车电子和工控设备的)尝试,不过这种是高粘度且不可返修的,估计手机厂商是不会考虑的。

关于温度循环测试除了制定的测试条件外,前面提到的两个指标其实也是对测试结果有蛮大的影响的。一个是前面提到的填充效果的确认,如果填充效果不理想,太多的气泡空洞或者由于锡膏助焊剂产生的兼容性问题的话,后期参与TC测试的效果肯定也是会打折扣的,有很多公司把切片实验放在前面,如果切片效果显示填充不理想的话,往往不会再继续往下进行TC测试的,毕竟成本和时间都要花费不少。另个影响因素就是固化度,理论上当然是固化越完全的话参与TC测试的效果是有正向作用的(固化越完全理论上交联密度越大),否则可能在TC测试中发生二次固化或者其他一些不可预期的反应,对测试效果影响也会很大的。

另外对于TC实验影响比较大的两个胶粘剂自身的参数是玻璃转化温度(Tg点)和底填胶固化后的CTE(热膨胀系数)。理论上Tg点越高,CTE越低(Tg前后的CTE值都较低且两者差值较小)通过TC测试的效果会更好。但追求这两个参数的时候又需要注意兼顾前面提到的返修性及流动性的要求,这应该是底填胶的一个难点。另外模量与Tg和CTE之间的匹配关系也是很重要,当具体需要怎样设计可能又需要上升到理论研究的层面了。

 

八、 其它测试(指标)

这里提到的测试或指标其实是在实际应用中客户有提到,但并不与胶水的核心作用直接相关的,而是基于客户的使用习惯、产线配置等而提出来的,或者说这些要求有时候是有点吹毛求疵的。

1)颜色:这个其实也是一个使用习惯问题,按目前市场的需求以黑色和浅色(淡黄或半透明)为主。当初在国内推广韩国元化学的WE-1007时是淡黄色的,后来为了迎合中国市场的需求推出了黑色的WE-1007BLA产品,同样后期推出的WE-3008也分了浅色和黑色两个版本。而实际在韩国三星使用的一直是浅色系的,包括最新推出的WE-3008S1已经快接近透明了。而除了这两种颜色外,市面上也有一些透明、深黄色、乳白色、棕色甚至蓝色的底填胶产品,这个就要看客户自己的选择了。有些客户觉得深色便于观察,有些觉得浅色觉得美观。对了市面上还有一家的底填胶水在里面加了荧光剂,在观察填充效果尤其是在POP填充时观察填充进度时会比较方便,技术上应该不是什么太复杂的事情;

2)硬度:这个指标往往山寨厂比较关注,很多时候他们只需要胶水能流过去,固化后用指甲掐掐硬度,凭感觉判断一下(在他们眼中貌似越硬越好)。这个其实和胶水本身的体系有较大的关系,像韩国元化学的WE-1007完全固化后硬度大概在Shore D 80以上(基本手指掐不动),而WE-3008完全固化后只有Shore A 60多(可以掐出手指印),所以有时候习惯了高硬度的客户初次使用时总担心没固化完全(在BBG的测试中,他们之前使用的是乐泰3517,固化后硬度为Shore D 88,而WE-3008的只有Shore A 64,固化后偏软,总让人觉得不放心,后来韩国提供了几个温度下的DSC曲线才消除了他们的疑虑。)

3)气泡和空洞:这个其实是用来评估填充效果的,前面在写填充效果时有提到相关影响因素的。就目前市场面常见粘度的底填胶,胶体内藏气泡的可能性比较小,据我们之前的经验,像3513或WE-1007之类粘度为3500cps左右的胶水,从大支分装到小支后,也只需要通过自然静置的方式也是可以将气泡排出的(当然用脱泡机处理一下当然是有备无患的),粘度更低当然就更容易自然排泡了。而在客户端测试时产生的一些气泡更多是填充的方式和施胶设备及基材的清洁度导致的。曾经有个客户居然用四边点胶的方式,这样必然会将空气包在芯片底部,填充效果肯定是不行,加之固化时里面包裹的空气膨胀,严重的时候甚至会直接在固化时的胶体上冲出气孔来。真正在切片阶段发现的气泡或空洞才是关注的重点,我博客里面有一篇namics公司写的关于气泡和空洞的成因及影响,比较详尽,大家可以搜索出来看看;

4)气味:作为化学品,其实多多少少都有一些气味的,这就要看使用者的习惯了,当然有时候也只是现场操作人员的一个托词。当然不同体系间的胶水的确气味上有一些差别,比较明显的像聚氨酯体系的底填胶水,其气味相对环氧体系就要大一些。另外在固化过程和返修过程中由于受热等因素,也会产生不同的气味,个人觉得主要是习惯就好了。本来一般在胶水的MSDS上,使用的过程中都建议戴防护用品的,只是很多公司嫌麻烦都没有专门去遵守罢了。但如果是溶剂型的胶水大量使用时,戴防护用品还是很有必要的。有些胶水里面使用了遮味剂,反而给使用者造成假象,放松了警惕;

5)耐温性:这也是客户经常问到的一个问题,关于胶粘剂的耐温性问题,我博客有篇文章有专门写到,大家可以去那里看看。作为底填胶,一般涉及到耐温性的需求其实是个别厂家的特殊要求。在SMT组装段,一般点底填胶固化是最后一个需要加热的步骤了。然而在有些厂里面可能会让已经填好胶固化后的主板再过一次回流炉或波峰焊(可能也是因为需要补贴BGA之外的一些元器件),这个时候对底填胶的耐温性就提出了一些考验,一般底填胶的Tg点不超过100度的,而去承受260度以上的高温(已经快达到返修的温度了),要求的确是很苛刻的。据国内一家手机厂商用二次回流的方法(回流焊260℃,7~8min)来测试底填胶的耐温性,测试结果基本上是全军覆没的。这里估计只能使用不可返修的底填才有可能实现了;

6)粘接强度:对于这项指标,其实一般也是不做要求的,因为底填胶本身不是做粘接作用的,而且即使填充到芯片底部,芯片与基板的牢固程度也主要是靠锡球焊接实现的,而并非由胶来实现。但是在实际测试中,有些客户也喜欢凭感觉的去判断胶水的粘接力,例如直接在PCB没有元件的地方点少量的胶固化后尝试用手去剥离,有时候也是能有个大概的感觉,就和前面用手掐感知胶水固化后的硬度一样。一般而言较硬的胶粘接力会大一些,而硬度较低的会小一些,像元化学的WE-3008和SUNSTAR的991等相对粘接力就会小不少。如果粘接力太大,会在另一个测试环节中有隐患,那就是返修,如果粘接力太大(尤其是在高温下的粘接力保持太大),就比较容易产生掉焊盘的问题;

7)阻抗:这个指标也只是在一个比较较真的客户那里碰到,关于阻抗的定义大家可以去百度百科看看(阻抗),当时的情况是我们提供的一款胶水在液态是有阻抗,而固化后没有,客户提出了质疑,我觉得我们的研发回答得还是比较在理的(产生阻抗的原因主要是该体系底填胶中某些组分在外加电场作用下极化现象引起的,未加热前,体系中某些组分因外加交变电场产生的偶极距较大,因此有一定阻抗,加热后,产生偶极距的组分发生了化学反应,反应后的产物偶极距非常小,因此阻抗很小甚至不能检测出),当时也说服了客户进行下一步的测试。不过迄今为止还没有第二个客户提出过类似的问题。

 

 

以上是对底填胶的相关测试和指标做了一个大概的分析,但在实际测试中,能将上面全部测试做完的基本上也是很大的厂商了(加上可靠性测试一般都要几周以上的时间了)。而一般的小厂商很多指标其实也只能参照性的做一下。另外国内的手机厂商对以上测试指标标准的设立也是在摸索中,有时候将某些指标要求设置过高到最后几乎所有的胶水都达不到要求,或者设立了两个相互矛盾的指标要求,最后也导致没有一款胶水能通过所有的测试。在与国内厂商的工程师交流时,他们也非常关注像三星索尼等公司评估胶水的标准,其实我们也没有现成的资料,其实适合自己的才是最有意义的标准。最后共享一份2007年和2008年在桑菲公司(他们现在好像也没怎么做手机了,所以资料共享出来应该对他们影响不大,报告中隐去了当时的工程师和相关技术人员的名字)的UNDERFILL胶水测试报告,个人觉得设置的测试条件和方法是比较简单实用的,对于首次评估底填胶的公司有一定的借鉴作用的。

 

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五、UNDERFILL底部填充胶之化学体系篇(写作中)

写作中!!  请先参看《UNDERFILL底部填充胶之开篇》

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六、UNDERFILL底部填充胶之亲历案例篇(写作中)

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七、UNDERFILL底部填充胶之新兴市场篇(写作中)

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写作中!!  请先参看《UNDERFILL底部填充胶之开篇》

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