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芯片底部填充膠填充不飽滿或滲透困難原因分析及解決方案

發(fā)布時間:2025-04-02 10:42:44 瀏覽:9次 責(zé)任編輯:漢思新材料

芯片底部填充膠(Underfill)在封裝工藝中若出現(xiàn)填充不飽滿或滲透困難的問題,可能導(dǎo)致芯片可靠性下降(如熱應(yīng)力失效、焊點開裂等)。以下是系統(tǒng)性原因分析與解決方案:


一、原因分析

1. 材料特性問題

膠水黏度過高:黏度過大會阻礙流動性,導(dǎo)致滲透不足。  

固化速度不匹配:固化時間過短(膠水提前固化)或過長(未充分填充時流動停滯)。  

膠水儲存不當(dāng):膠水過期或受潮/受熱導(dǎo)致性能劣化。  

 

2. 工藝參數(shù)不當(dāng)  

點膠參數(shù)錯誤:點膠量不足、點膠路徑不合理(未覆蓋關(guān)鍵區(qū)域)或點膠速度過快。  

溫度控制不佳:基板或芯片未預(yù)熱,膠水在低溫下黏度升高;固化溫度與時間偏離工藝窗口。  

真空/壓力不足:未使用真空輔助填充時,毛細作用不足以驅(qū)動膠水滲透。  

 

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷  

間隙過?。盒酒c基板間隙(Standoff Height)過?。ㄈ纾?span style="font-size: 16px; font-family: Calibri;">50μm),流動阻力增大。  

結(jié)構(gòu)阻擋:焊球陣列(BGA)密度過高、凸塊(Bump)布局不合理,或存在物理障礙物(如密封膠圈)。  

排氣不暢:膠水流動路徑中無排氣通道,導(dǎo)致氣阻(Air Entrapment)。  

 

4. 環(huán)境因素  

溫濕度失控:車間濕度過高導(dǎo)致膠水吸潮,或溫度波動影響?zhàn)ざ取? 

潔凈度不足:顆粒污染物堵塞流動路徑。

 

 

 

二、解決方案

 

1. 材料優(yōu)化  

選擇低黏度或自流動(Self-flowing)膠水(例如黏度<2000 cP),必要時添加稀釋劑(需驗證兼容性)。  

調(diào)整固化曲線:延長膠水在流動階段的預(yù)熱時間,避免過早固化;匹配溫度梯度與膠水特性。  

嚴格儲存管理:膠水需避光冷藏(如2~8℃),使用前回溫至室溫并充分攪拌。

 

2. 工藝改進

點膠參數(shù)優(yōu)化:  

采用多針頭點膠或螺旋點膠(Spiral Dispensing)覆蓋更廣區(qū)域。  

點膠量需通過實驗確定(例如體積覆蓋焊球高度的1.5倍)。  

預(yù)熱基板與芯片:預(yù)熱溫度通常為80~120℃(具體依膠水規(guī)格),降低膠水黏度。  

真空輔助填充:在真空腔中加壓或抽真空(5~50 kPa),增強毛細效應(yīng)。  

固化工藝調(diào)整:分階段固化(如預(yù)固化+主固化),確保流動充分后再完全固化。

 

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整

增大間隙:通過調(diào)整焊球高度或基板設(shè)計,使間隙>50μm(需平衡機械強度)。  

優(yōu)化布局:避免密集焊球區(qū)域形成“死區(qū)”,必要時采用階梯式焊球排布。  

增加排氣孔:在基板邊緣設(shè)計微型排氣通道,或通過臨時開孔輔助排氣。

 

4. 環(huán)境與設(shè)備控制

環(huán)境溫濕度控制:保持車間溫度25±2℃、濕度40~60% RH。  

點膠設(shè)備校準(zhǔn):定期維護點膠閥,避免堵塞或出膠不均。  

潔凈度管理:使用高精度過濾器(如5μm)凈化膠水,避免顆粒污染。

 

 

三、驗證與測試

1. 流動測試:使用透明玻璃基板模擬實際封裝,觀察膠水流動路徑與填充率。  

2. X-Ray檢測:檢查填充膠在焊球間隙中的滲透均勻性。  

3. 可靠性測試:通過溫度循環(huán)(-40~125℃)和機械振動測試驗證填充效果。

 

 

四、典型案例

案例1:某BGA封裝填充不飽滿,原因為焊球間隙僅30μm。解決方案:改用低黏度膠水(1500 cP)并增加真空輔助,填充率提升至95%。  

案例2:膠水提前固化導(dǎo)致滲透失敗。調(diào)整固化曲線,將預(yù)固化溫度從100℃降至80℃,延長流動時間至3分鐘,問題解決。

 

通過系統(tǒng)性優(yōu)化材料、工藝與設(shè)計,可顯著提升填充膠的滲透效果,確保封裝可靠性。



文章來源:漢思新材料



 


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