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如何去除底部填充胶underfill应用中的空洞问题?

文章出处: 赛德电子 人气:0发表时间:2018-11-19 14:45:52

在底部填充胶(underfill)的应用中,包括从柔性基板上的最小芯片到最大的BGA封装,底部填充胶(underfill)中呈现空泛和气隙是很普遍的问题。这种在底部填充胶(underfill)部位呈现空泛的结果与其封装设计和使用形式相关,典型的空泛会导致产品牢靠性的下降。

针对底部填充胶underfill应用中的空洞问题,胶水将在本文中将探讨空泛问题的多种战略。

一,空泛检测

假如你已经确定了空泛发生的位置,你就已经有了检测空泛的办法,不同的办法对问题的解决都是有用的。其中最常用的三种检测空泛的办法辨别是:

1.应用玻璃芯片或基板。采用玻璃芯片或基板会十分有效,这种办法能对测试后果提供即时反应,并且能有助于了解何种活动类型能使下底部填充胶(underfill)的活动速率到达最优化,而采用不同颜色的底部填充胶(underfill)材料也可帮助实现活动直观化。这种办法的缺陷在于玻璃器件上底部填充胶(underfill)的活动和空泛的形成行与实际的器件相比能够有些细微的偏向。

2.超声成像。超声声学成像是一种强有力的工具,它可以让使用者在底部填充胶(underfill)无论是否固化的状况下,检测实际产品器件存在于下底部填充胶(underfill)中的空泛。它的空泛尺寸的检测限制取决于封装的形式和所使用的仪器,所以与设备制造商停止联络来理解仪器可以检测到何种空泛尺寸是十分必要的。这类仪器在检测分层和互连失效的牢靠性测试中也十分有用。

3.制作芯片剖面或将芯片剥离的毁坏性试验。毁坏性测试采用截面锯断,或将芯片或封装从下底部填充胶(underfill)上剥离的办法,这些办法有助于更好天文解空泛的三维形状和位置,但这种办法最主要的缺陷在于它不适用于还未固化的器件。

二、空泛的原因

工程师认为,空泛发生有一些潜在的本源,通过测试来理解空泛及其发生本源有助于进一步来增加空泛。发生空泛的原因包括:

活动型空泛——其中还存在着几种子类型,但所有这些空泛都是在底部填充胶(underfill)流经芯片和封装下方时发生,活动波阵面的前沿能够会包裹气泡而形成空泛。

水气空泛——这种类型的空泛是在底部填充胶(underfill)固化时遇上了基板除气排出的水气而发生。这种状况通常发作在有机基板中。

流体胶中气泡发生空泛——在材料供给商包装好的流体胶材料中很少呈现气泡,因为大部分的供给商都很注重封装材料的无气泡化。但是,对流体胶材料的处置不当或从供给商处收到流体胶材料后又对它停止重新分装就能够会引入气泡。在有些状况下,供给商提供的样品或实验性流体材料未经充沛除气。而一些自动施胶设备假如没有设定好的话,也会在施胶时在其活动途径上发生气泡。

沾污空泛——助焊剂残渣或其他污染源也能够通过多种途径发生空泛。

三、空泛的特性

化学工程师指出,理解空泛的特性有助于将空泛与它们的发生原因相联络,其中包括:

形状——空泛是圆形的还是其他的形状?

尺寸——通常描绘成空泛在芯片立体的掩盖面积。

发生频率——是每10个器件中呈现一个空泛,还是每个器件呈现10个空泛?空泛是在特定的时期发生,还是一直发生,或许是恣意时间发生?

定位——空泛呈现在芯片的某个确定位置还是恣意位置?空泛呈现是否与互连凸点有关?空泛与施胶方式又有什么关系?

四、测试战略

第一步,先确定空泛是发生于固化前还是固化后,这对扫除某些发生空泛的原因很有帮助。假如空泛不在施胶后呈现,而在固化后呈现,那么就可以不将活动型空泛或由流体气泡引起的空泛作为这种空泛的发生本源,这样将有助于寻找其他的水气问题和沾污问题、固化进程中气体释放源问题或许固化曲线的问题。

大部分下底部填充胶(underfill)材料都会在固化进程中发生收缩,从而在互连凸点上发生压应力以提高其牢靠性,这种收缩作用使得所有的气体释放源都有能够会发生空泛。假如空泛在固化前或固化后出现出的特性完全一致,这将明晰地表明某些底部填充胶(underfill)在活动时会发生空泛,并能够不只具有一种发生源。

在某些状况下,沾污能够会发生两种不同类型的空泛:它们会形成一种活动阻塞效应,然后在固化进程中又会释放气体。

1.活动型空泛

两种或更多种类的活动波阵面交会时包裹的气泡会形成活动型空泛,造成这种状况的一种原因能够与施胶的图案有关。在一块BGA板或芯片的多个正面停止施胶可以提高底部填充胶(underfill)活动的速度,但是这也增大了发生空泛的几率。采用多种施胶图案,或许采用石英芯片或透明基板停止试验是理解空泛如何发生,并如何来消除空泛的最直接的办法。通过在多个施胶通道中采用不同颜色的下填充材料是使活动进程直观化的理想办法

温度会影响究竟部填充胶(underfill)材料活动的波阵面。不同部件的温度差也会影响到胶材料活动时的穿插结合特性和活动速度,因此在测试时应注意思索温度差的影响。

通常,往往采用多个施胶通道以降低每个通道的填充量,但假如未能仔细设定和控制好各个施胶通道间的时间同步,则会增大引入空泛的几率。采用放射技术来替代针滴施胶,控制好填充量的大小就可以增加施胶通道的数量1。胶体材料流向板上其他元件(无源元件或通孔)时,会造成下底部填充胶(underfill)材料缺失,这也会造成活动型空泛。采用放射技术有助于对下底部填充胶(underfill)活动停止控制和定位。

2.水气空泛

存在于基板中的水气在底部填充胶(underfill)固化时会释放,从而在固化进程发生底部填充胶(underfill)空泛。这些空泛通常随机散布,并具有指形-或蛇形的形状,这种空泛在使用有机基板的封装中常常会碰到。

要测试空泛是否由水气引起,可将部件在100℃以上前烘几小时,然后立即在部件上施胶。一旦确定水气是空泛的发生的基本原因,就要停止进一步试验来确认最佳的前烘次数和温度,并且确定相关的寄存规则。一种较好的含水量测量办法是用准确剖析天平来追踪每个部件的重质变化。

需要注意的是,与水气引发的问题相相似,一些助焊剂沾污发生的问题也可通过前烘工艺来停止补救,这两类问题可以通过试验很方便地加以区分。假如部件接触到湿气后,若是水气引发的问题则会再次呈现,而是助焊剂沾污所引发的问题将不再呈现。

由过量助焊剂残渣引起的沾污经常会造成不规则或随机的胶活动的变化,特别是在互连凸点处。假如因胶活动而发生的空泛具有这种特性,那么需要慎重地对清洁处置或污染源停止研究。在某些状况下,在底部填充胶(underfill)固化后助焊剂沾污会在与施胶面相对的芯片面上以一连串小气泡的形式呈现。显然,底部填充胶(underfill)活动时将会将助焊剂推送到芯片的远端位置。

3.材料气泡空泛

前面已经提到,大部分的材料供给商对下封装底部填充胶(underfill)中的气泡问题都十分小心。处置不当、重新分装或施胶技术不当都会引发气泡问题。有一种直接的办法可以检测底部填充胶(underfill)材料中是否存在着气泡,可通过注射器一个极细的针头施胶并划出一条细长的胶线,然后研究所施的胶线是否存在缝隙。假如已经证实底部填充胶(underfill)材料中存在气泡,就要与你的材料供给商联络来如何正确处置和贮存这类底部填充胶(underfill)材料。

假如没有发现气泡,则用阀门、泵或衔接上注射器的放射头重复停止这个测试。假如在这样的测试中呈现了空泛,而且当用注射器直接停止施胶时不呈现空泛,那么就是设备问题造成了气泡的发生。在这种状况下,就需要和你的设备供给商联络来如何正确设置和使用设备。

五、结论

底部填充胶(underfill)的空泛是一个恼人的生产问题。因此,正确理解空泛形成的不同原因的及其特性,以及如何对它们停止测试,将有助于工程师解决底部填充胶(underfill)的空泛问题。

此文关键字:填充胶
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