底部填充膠的檢測要求

[發布日期：2020-11-20 14:08:01]　點擊：

　　底部填充膠(Underfill)對SMT(電子電路表面組裝技術)元件(如：BGA、CSP芯片等)裝配的長期可靠性是必須的。選擇合適的底部填充膠對芯片的跌落和熱沖擊的可靠性都起到了很大的保護作用。在芯片錫球陣列中，底部填充膠能有效的阻止焊錫點本身(即結構內的*薄弱點)因為應力而發生應力失效。此外，底部填充膠的第二個作用是防止潮濕和其他形式的污染。

　　我這里所說的底部填充膠之測試技術主要是站在客戶角度的，至于UNDERFILL研發過程中考慮的因素會更多一些，但與客戶的實際評估又有著許多不同的地方，雖然某些指標和客戶的測試技術是相關的，但實際中往往是綜合因素的影響，所以要了解客戶的核心需求才能對應提供合適的產品。另外在UNDERFILL的理論研究中(論文什么的)就考慮考慮得更細了，其中還用了很多數學、物理及化學的模型及函數來分析(中間還還涉及到表面張力、接觸角，回歸分析…)，這個就更不在我們的討論之列了。

　　一、流動性：

　　流動性或者說填充速度往往是客戶非常關注的一個指標，尤其是作為實際使用的SMT廠家，而實際對于可靠性要求非常高的一些行業，這個倒是其次的。就目前SMT行業的普遍要求，一般在1～30分鐘理論上都是可接受的(當然手機行業一般是在2-10分鐘以內，有些甚至要求以秒計，這個也需要結合芯片的大小)。

　　測試方法：*簡單的方法當然是直接在芯片上點膠進行測試，而且評估不同膠水的流動性時*好是同時進行平行測試(*好樣板數要5-10個以上)。在研發段對流動性的測試就是用兩塊玻璃片間膠水的流動速度來判斷研發方向的。影響流動性的因素有很多，在平行的測試條件下，下面有些可以檢討的因素：

　　主要因素：

　　1)粘度：毋庸置疑粘度肯定是影響流動速度關鍵的因素之一，目前像粘度在幾百cps的膠水基本上都是可以不需要預熱點膠的，填充速度基本上都是一兩分鐘以內的;而像粘度稍大一些的達到幾千cps的膠差別就比較大了(從幾分鐘到十幾分鐘不等);

　　2)預熱溫度：這也是一個非常關鍵的影響因素，尤其是對一些粘度在一千以上的膠水，一般在預熱(預熱溫度就需要結合各家的產品的特性，一般可以膠水的粘溫曲線做參考，當并非一一直接對應的關系)的情況下，粘度為幾千的膠水能降到幾百，流動性會顯著增大，但要注意預熱溫度過高過低都可能會導致流動性變差;

　　3)基板的差別(芯片的尺寸及錫球的分布、錫球球徑及數量、錫球間距、助焊劑殘留、干燥程度等)，這個對填充速度也是有一定影響的，在某些情況下影響也是非常明顯的。當然這些差別對另一個底填膠的指標影響更大，后面會細說。當然如果是幾種膠水平行測試，這個因素的影響是一致的。

　　二、固化溫度和時間(固化度)

　　這個指標其實在研發端是比較容易判斷的，用DSC曲線就很容易判斷出來，當然由于DSC在測試時膠量是以mg來測試，所以一般建議給客戶的固化溫度是在DSC的理論時間上乘以4倍的(韓國元化學的建議)。

　　然而在客戶端如果判斷，其實簡單的方法就是按膠商TDS上建議的固化溫度和時間還是比較保險的。另外有些客戶經常會問如果不完全按TDS建議會如何，簡單的推斷的方法同等溫度下時間加長或者同等時間下溫度升高，理論上都是會完全固化的，但反向推斷的話*好找供應商確認下。因為每種膠特性不一樣，低于某個溫度時間即使加幾倍時間也未必能固化，同理也不是溫度越高時間就會越短，就目前接觸到的底填膠水的固化溫度沒有建議高過150度的(SONY曾經有款手機，使用SUNSTAR的膠水，在150度快速固化時后期測試時會有些缺陷，同樣改用130度加長時間固化后就沒有這個問題了)。太高溫固化和太快速固化對膠水的后期一些性能還是有著蠻大的影響的(有些體系的膠水會影響更明顯)。這個道理喝過湯的朋友應該能理解一些，好湯可都是慢慢熬出來的，呵呵!

　　另外對于固化程度的判斷，這個做為使用者的客戶可能不大好判斷，因為目測的完全固化時間和理論上的完全固化還是有差別的，客戶一般容易從固化后的硬度，顏色等判斷，但這個些指標可能在膠水只固化了80%以上時已經沒法分辨出來了，如果能增加一些粘接力等測試輔助可能會更準確些，當然更精確的方法還是要用會DSC等一些熱力學測試的設備和方法了。而在實際應用中，膠水達到90%或95%以上的固化已經算是完全固化了，具體要達到百分之九十幾這個就要看后期可靠性的要求了。

　　未完全固化的膠水是很難真正全面發揮應有作用的，尤其是后期測試要求很嚴格的時候。所以建議客戶*好使用相對保險的固化條件，如果設置在臨界值的話，固化溫度或固化時間少有偏差就可能導致固化不完全。

　　三、填充效果

　　這個指標其實也是客戶比較關注的，但是對填充效果的判斷需要進行切片實驗，這個在研發端其實很難模擬的，而在客戶這邊一般也只有相對比較大型的客戶才有這樣的測試手段和方法，當然也可以送賽寶或者CTI華測等公司進行檢測。

　　而在客戶現場對填充效果的簡單判斷，當然就是目測點膠時BGA點膠邊的對邊都要有膠水，固化后也是需要四條邊的膠要完全固化，且沒有任何肉眼可見的氣泡或空洞。理想的狀態是四邊的膠都均勻爬到芯片邊緣的一半處(芯片上不得有膠)，這個其實和點膠工藝比較相關。另外整體的填充效果和前面講到的填充速度其實一有一定關系的，尤其是前面談到的流動性的主要因素3，當然和膠水也有較大的關系。從目前我接觸到的各大廠家的測試報告中，沒有哪家是可以百分百完全填充的，這里面另一個重要的影響的因素就是錫膏和助焊劑與膠水的兼容性，極端的情況下可能會導致膠水不固化而達不到真正的保護作用。

　　芯片底部填充膠氣泡處理

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