芯片底部填充胶的工艺和应用分析

张秀琴(厦门韦尔通科技有限公司，福建 厦门 361000)

0 引言

芯片底部填充，是使用诸如环氧树脂类、有机硅树脂类以及填充剂等化学物质针对球栅阵列封装(ball grid array, BGA)模式下的芯片物质进行底部的填充和密封，进而利用加热技术进行固化。最终化学物质填充BGA芯片的底部位置空隙，实现芯片内部结构加固的目标，在封装环境下，可有效强化BGA芯片结构的抗击机械冲击和跌落性能，避免环境因素对芯片电子学性能的影响。

由于底部填充胶一般用于CSP/BGA的底部填充，所以该施工技术具有较高的操作性，便于系统维修，并且大多数胶液(如采用的环氧树脂类、有机硅树脂类等物质)自身具备较高的抗振性能，进而极大增强了电子产品生产的基础可靠性和稳定性。加上现阶段底部填充胶物质本身是一种的低粘合程度、低温度固化的原材料，并且该物质基础流动速度较快，并且工作寿命时间较长，被广泛的使用在MP3、USB、手机、蓝牙等终端移动电子产品的线路板结构组装。除此之外，芯片生产过程中的底部填充胶工艺，与其他芯片封装操作技术相比较，该技术引线电力感应相对较小，并且信号之间的干扰性能不高，致使信号在传输过程中的基础延时时间相对较短，其电力性能较好，进而成为现阶段寄生效果最佳的互联方法。

1 芯片底部填充胶概论

常见底部填充胶液在生产和应用环节中可以使用非常规使用技术方式，进而使用瞬干胶物质或者在常温环境下进行固化，此种胶液物质能够在BGA 封装模式芯片物质周边以及角落部分进行全面填满，最终实现结构加固的最终目标。而在芯片生产过程中，其底部填充胶液应用的原理主要利用毛细作用，致使胶水物质能够快速流过BGA结构芯片底部位置，由于其毛细流动的最小空间需要保证在10 μm。进而满足芯片焊接技术工艺的焊接连接盘与焊锡球之间的最低电气性能需求，同时芯片生产环节中，其胶水物质流过不能小于4 μm的间隙，进而有效确保芯片焊接技术工艺以及电气安全的基础特点。现阶段底部填充胶液在流动现象研究过程中，其基础流动现状主要为反波纹形式，为此在底部填充胶的生产流程上应详细检查其基础填充效果和质量水平，针对此种现状只需要详细观察胶液对面位置，进而能够判定对面位置可以进一步观察出胶水基础痕迹[1]。

现阶段芯片自身较高的稳定性和可靠性，黏合程度较低，并且系统流动相对较快，芯片底部固化之前和固化之后的颜色明显具有差异性，以便于后期检验。加上现阶段我国大多数材料固化时间较短，利于芯片大批量生产，进而减少材料所产生的不良效率。我国在芯片底部便携式设备使用方面上，其线路结构相对较薄，无论是材料使用硬度还是刚度都极低，设备使用极易造成外部形变问题。现阶段我国设备内部结构各个焊接间距和强度相对较小，因此设备内部结构的芯片耐机械造成的冲击问题和热量差距同样相对比较明显。为了进一步满足芯片底部填充胶以及设备内部结构稳定性要求，芯片安装过程需要凭借底部填充技术。同时设备在底部填充材料共同作用之下，可以进一步保证已经热化流动的芯片结构充满设备内部结构中。

2 芯片底部填充胶技术工艺

2.1 填充技术

在芯片底部填充胶实施过程中，由于线路板结构在方案设计上存在着明显的区别和不同，致使芯片周边位置会产生其他的电子零部件，最终生成了多种的施胶技术方式。设备内部芯片位置所造成的尺寸信息和数据过大，那么会导致胶液实施过程中，需要进行重复施胶操作，进而确保芯片底部填充胶的基础填充水平和质量。中国现阶段常见的底部胶液填充技术方式一般分为两种模式，比如：单边填充模式、L形填充模式等。同样根据使用方向的不同，需要使用其他类型的填充模式，比如：半 L形填充、U 形填充等。

2.2 流动性分析

芯片在自身结构组装时，通常需要使用流水线操作模式，但是此种模式对于芯片底部填充来说具有一定的时间和效率限制。在实际开展操作环节时，一般不会超过灵活操作、高效流动以及快速固化等技术需求，同时芯片在加工过程中，自身还需要具备一定的填充性能。加上芯片使用底部填充胶时，其固化水平需要外部环境温度作为基础条件，进而有效保护主板结构上的其他零部件以及焊接位置点。除此之外，芯片进行底部填充胶操作时，胶液的基础固化速度一般较短，并且芯片基础固化的时间长度直接影响芯片流水线作业的质量水平和效率。根据芯片生产和制造实际情况进行详细分析，常见的底部填充胶基础固化条件为外部环境温度需小于150 ℃，其胶液固化时间小于10 min，保证在芯片回流焊接固化区域具有基础的温度设置，继而保证基础固化效果[2]。

2.3 影响因素

在底部填充胶基础参数设定过程中，除了以上性能需要着重分析，还需要针对其影响因素开展全面探索和讨论，比如：芯片设计参数、芯片与基板间隙高度等。因此，本次研究需要针以上影响因素建立相关数据模型，详细分析其参数对于底部填充胶的影响。

2.3.1 表面张力因素

在表面张力因素研究过程中，该因素一般说明底部填充胶物质的表面张力需要在标准范围内。所以该物质在实际生产和制造过程中，在确保胶质物质热量引导以及机械强度参数满足基础要求条件下，应该尽量选择表面张力较大的底部填充胶，这样有利于加快充填过程，提高生产效率。

2.3.2 接触角度

从现阶段的底部填充胶物质整个实验流程能够进一步观察出，当物质接触角度达到10～20°范围内，接触角度不断增加对胶质物质的流动性产生了阻碍作用，同时其胶质阻碍作用随着接触角的增加越为明显。并且底部填充胶在芯片工作表面和基板工作表面上接触角对流动的影响比在焊球表面上接触角影响更为明显。这是因为在此案例中，底部填充胶与芯片工作面和基板工作面的接触面积大于与焊球的接触面积所导致。因此，在其他条件满足的情况下，可以对芯片工作面和基板工作面做表面涂覆处理，使表面对底部填充胶的浸润性更优，加快充填过程，提高生产效率。

3 芯片底部填充胶技术应用分析

3.1 芯片兼容性应用

芯片生产过程中，其零部件基础兼容性问题以及实际应用成为了现阶段芯片底部填充胶技术核心内容，所以该技术使用过程中，所使用的辅助焊接试剂能够有效环节零部件保护以及基础性能氧化等基础功能和作用，因此该物质再生产环节中，该芯片主要成分包括：松香树脂物质、有机酸性活跃试剂以及有机溶解试剂等相关物质和主要成分。然而现阶段芯片进行结构焊接之后需要针对辅助焊接试剂进行全面结构清洗，但是常规操作流程无法保证辅助焊接试剂能够彻底被清洗。

芯片加工环节上，底部填充物质从本质上看属于多种元素的混合物质。该物质主要由环氧树脂元素、基础结构固化试剂以及辅助试剂等核心物质共同构成。而底部填充胶在使用过程中，其内部结构中的主要成分再实际操作时，极易与辅助焊接试剂产生相互反应，进而导致底部填充胶的基础比例和搭配模式产生明显区别和变化，比如：胶水延迟现状、固化现状以及流动现状等。为此芯片使用底部填充胶技术时，应该充分考虑芯片使用的兼容性问题。针对此种现状，兼容性能的数据测试可以使用成分切片开展详细的数据观察，同时还可以将胶水物质与锡膏全部混合之后，通过结构固化进一步快速判断芯片生产情况。而混合之后的底部填充胶物质想要保证芯片生产质量，还应该与锡膏物质按照标准比例和规定时间进行相互混合，保证混合物在完全固化之后不会产生气泡以及不固化现状。由此可以得出相关结论：按照此种比例的胶液自身并不存在兼容性差等相关问题。如果适用此种技术方式不能有效判定混合物固化效果和质量，则应该使用差示扫描量热仪 DSC 测试是否有反应峰来验证。

3.2 切片应用

底部填充胶在芯片结构上完全固化之后，技术人员还可以通过芯片的四周区域详细观察胶水物质的表面变化情况，但是芯片在生产过程中如果其内部结构出现缺陷问题时，比如：无法固化、胶液填充不满、气孔分布等相关问题则需要利用切片技术分析才能实现信息观察。其中芯片材料的切片数据分析主要将已经固化完毕后的芯片物质以及电路板全部剪切，进而使用专业的研磨设备针对主要线路结构板外部表面全部打磨，直至研磨至锡球结构以及胶水结构层。此时，技术人员需要在显微镜使用环境下详细观察胶液在芯片结构底部的实际填充情况。在芯片零部件加工环节中，底部填充胶一旦产生不固化情况，一般原因由于胶液的基础固化温度、时间以及兼容性等问题仅为造成。所以造成胶液填充不足以及孔洞产生的主要原因则包含：胶液基础流动性能、胶液气泡问题、基础板材污染以及水物质等相关因素的影响，进而导致产生芯片胶水填充不充分，造成芯片跌落数据测试造成不良作用和影响，极易产生结构开裂问题和现状。除此之外，材料所产生的气孔问题在技术试验过程中会出现较大的影响。并且在高温环境下，材料内部结构的气孔会产生相应的机构应力，进而对胶液以及芯片基础焊点造成严重破坏[3]。

4 结语

由此可见，芯片底部填充胶的工艺和应用环节上，内部结构组装实施过程中，进一步要求胶水物质的黏合程度，能够进一步完成物质的快速流动。而该物质在中、低温环境下能够实现快速固化，底部填充胶为保护元器件起到了决定性作用。