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Underfill 底部填充膠與膠材的三個時間:解凍多久、開封後可用多久、點膠到貼合多久

Underfill(底部填充膠)是覆晶、BGA、CSP 底下用來分散焊點應力的環氧樹脂,和銀膠、紅膠、AB 膠一樣,品質很吃「時間」。膠材出問題,多半不是膠不好,而是三個時間沒管好:冷凍膠還沒完全回到室溫就開封,水氣凝結進膠裡;開封或混合後用過了可用期,黏度變了,點膠量就飄;點膠後放太久才貼合或固化,表面先乾、附著力變差。這三個時間寫成數字、貼在作業區、綁上首件,膠的品質才穩。以下以底部填充膠、黏晶銀膠、SMT 紅膠、AB 雙液膠為例。

一、第一個時間:解凍(回溫)多久

冷凍保存的膠(底部填充、銀膠多在 -40℃ 左右存放)拿出來後要完全回到室溫才能開封。一款毛細底部填充膠的技術資料就寫明:最佳儲存 -40℃、使用前必須完全解凍並回到室溫、不可用烤箱解凍(Henkel LOCTITE ECCOBOND FP4527 技術資料,膠材供應商文件)。

產線上常見的做法:

  • 每種膠寫明「解凍最少多久」,針筒與罐裝分開訂;解凍完成才開封,避免冷的膠面凝結水氣。
  • 冰箱每日記錄溫度,超溫要通報並評估該批膠能不能用。
  • 取出時間、解凍完成時間、可用到幾點,寫在標籤或管制卡上,跟錫膏的時間卡同一套做法。

問:冷凍膠要解凍多久?

答:照膠材技術資料與廠內規範訂,不同包裝(針筒、罐)時間不同;原則是完全回到室溫才開封。

問:膠可以放烤箱加速解凍嗎?

答:不建議。上面那份底部填充膠技術資料明寫不可用烤箱解凍;加熱會讓膠局部開始反應,黏度與固化行為都會變。

二、第二個時間:開封或混合後可以用多久(Pot Life)

膠一回到室溫,反應就開始慢慢進行。同一份技術資料寫的 25℃ 可用期是 2 天;不同膠差很多,所以每種膠都要寫自己的數字。產線上常見的做法:

  • 室溫可用期寫死(例:銀膠室溫 24 小時),到時間就停用,不靠手感判斷。NASA 電子組件膠材工藝標準 NASA-STD-8739.1 也規定:多液型材料要在 pot life 內用完、pot life 從混合當下起算(預混冷凍材料依製程文件起算),使用前要確認保存期限,過期材料不得使用(NASA-STD-8739.1B,NASA 標準網站,8.3.3、8.3.11、6.5.1 節)。
  • 雙液膠(AB 膠)管三件事:配比、可用期、起算點(從混合那一刻算),換批或重開機都要打樣核對。
  • 有保存期的膠材分級管出貨期限:到貨看溫度指示與膠體外觀,變色、融化即退;每批要有唯一批號,才能追溯。
  • 修訂時用實測值:可用期依實際量到的工作壽命調整,不是照抄舊規範。

問:Pot Life 是什麼?

答:膠回溫或混合後,在室溫下還能正常點膠、維持規定黏度與性能的時間。超過 Pot Life 的膠,點膠量與固化後強度都可能偏離規格。

問:開封後的膠可以放回冰箱嗎?

答:依膠材技術資料與廠內規範決定;多數產線的做法是不放回、到可用期就報廢,避免反覆回溫造成吸濕與黏度變化。

同一種膠,針筒大小不同,時限也不同。 針筒越大,膠在室溫裡放得越久,產線常依容量分開訂。常見的寫法如下(例示,實際數字照膠材技術資料與廠內規範):

膠材保存回溫回溫後可用多久
黏晶膠,30 cc 針筒冷凍1 小時48 小時
黏晶膠,10 cc 針筒冷凍1 小時18 小時
銀膠(依品項)-40℃ 以下冷凍1 小時24、36 或 48 小時
封膠膠餅5℃ 以下冷藏密封回溫至少 20 小時開封、未開封各訂時限

到期時間印在標籤上,並且提早一點。 膠材建料時就印標籤,寫明建料時間、啟用時間和到期時間;到期時間比上限提早 1 小時(例如上限 48 小時,標籤印 47 小時),現場一看就知道還能不能用,不必再換算。封膠膠餅領出後沒用完要回庫,回庫後至少再冷藏 20 小時,才可以第二次領用;回溫與回庫的時間都寫在同一張管制卡上。

問:膠的使用時限要從什麼時候開始算?

答:從回溫完成、啟用的那一刻開始算,雙液膠從混合當下起算。啟用時間寫在標籤上,到期時間跟著印出來。

三、第三個時間:點膠到貼合(或固化)多久

點完膠如果放太久,膠面先接觸空氣與濕氣,貼合後附著力變差、容易有空洞。產線上常見的做法:

  • 點膠到貼合有窗口(例:黏晶 10 分鐘內),超過就清掉重點。
  • 中斷超過 1 小時要重新首件(休息、交班、停機都算)。
  • 膠厚與傾斜用 X-bar R 管制圖,抽樣少(例:每次 2 顆)但頻率綁在子批與改機。
  • 底部填充有停放時間鏈:預烘 → 電漿 → 點膠 → 固化,每一段停放都有上限並每批監控;點膠重量以目標值的百分比管(例:±10%/±15%)。
  • 固化:烘箱每爐查狀態並記錄氮氣流量,升溫時間超過上限就降低最大裝載量;用晶粒剪力測試確認固化結果。

問:點膠後多久要貼合?

答:照製程窗口訂,黏晶常見 10 分鐘內;底部填充則把預烘、電漿、點膠、固化之間每段停放時間都訂上限。中斷超過 1 小時就重新做首件。

四、什麼時候要重新做首件

任何會改變膠的條件的動作,都要先做首件再量產:

  • 換膠(批號、型號)、換點膠工具(針頭、噴嘴、吸取工具)、斷電或停機後重啟。
  • 換膠膜型號(黏晶用的切割/黏晶膠膜)要當成新製程重做確認:同樣參數下,晶片位置散布可能從約 ±10 µm 放大到約 ±21 µm。
  • 點膠頭清潔順序固定:無塵紙沾酒精擦 → 等揮發 → 必要時氣槍吹微粒;硬化膠塊用機械方式去除再重洗。

五、SMT 紅膠也是同一套

SMT 用來固定零件過波焊的紅膠(貼片膠),IPC-SM-817 規範這類介電黏著劑的要求與測試方法,涵蓋它在焊接過程中把零件固定住、以及在電路板上長期的表現。紅膠同樣要管回溫、開封後可用期與點膠到貼片的時間;做法可以直接套用上面三節,和錫膏回溫、攪拌的時間卡放在同一張管制表(錫膏部分見站內〈錫膏攪拌多久?開封後使用期限怎麼訂〉)。

膠材三個時間管制卡(可直接改成廠內版本)

膠種解凍最少時間開封/混合後可用期點膠到貼合/固化窗口重新首件條件
底部填充膠依技術資料,完全回室溫,不可烤箱依技術資料(例:25℃ 2 天)預烘→電漿→點膠→固化每段上限換批、換針頭、停機
黏晶銀膠依規範例:室溫 24 小時例:10 分鐘內貼合換料、換工具、斷電、中斷 >1 小時
SMT 紅膠依規範依規範點膠到貼片依規範換批、換針頭
AB 雙液膠不適冷凍者免從混合起算依技術資料換批、重開機打樣

(表內「依技術資料/依規範」欄由廠內填實際數字)

嘉鴻能幫的

三個時間怎麼訂、管制卡與首件條件怎麼寫,可以線上和嘉鴻一起討論;相關膠材與時間管理工具:

有類似問題嗎?寫信給嘉鴻,看看是否有配套方案。

延伸閱讀(站內)

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