底填胶是增强BGA组装可靠性的重要辅料,选择底填胶的好坏对产品可靠性有很大影响。而实际应用中,不同企业由于生产工艺、产品使用环境等差异,对底部填充胶的各性能需求将存在一定的差异,如何选择适合自己产品的底部填充胶:
焊点的寿命主要取决于芯片、PCB和底部填充胶之间的CTE匹配,理论上热循环应力是CTE、弹性模量E和温度变化的函数。
Tg在材料高CTE的情况下对热循环疲劳寿命没有明显的影响,但在CTE比较小的情况下对疲劳寿命则有一定影响,因为材料在Tg点以下温度和Tg点以上温度,CTE变化差异很大。实验表明,在低CTE情况下,Tg越高热循环疲劳寿命越长。
底部填充胶应用原理是利用毛细作用使得胶水迅速流过BGA /PCB芯片底部芯片底部,其毛细流动的至小空间是几个微米。根据毛细作用原理,不同间隙高度和流动路径,流动时间也不同,因此不同的填充间隙和填充路径所需填充时间不同,从而容易产生“填充空洞”。
为更直观的评估胶水流动性能,可采用以下方法评估胶水流动性:将刻有不同刻度的载玻片叠在PCB板的上方,中间使用50um的垫纸,使载玻片与PCB间留有间隙,在载玻片一端点一定量胶水,测试胶水流动不同长度所需的时间。由于胶水流动性将随温度变化而变化,因此,此实验可在加热平台上进行,通过设置不同温度,测试不同温度下胶水流动性。
底部填充胶起到密封保护加固作用的前提是胶水已经固化,而焊点周围有锡膏中的助焊剂残留,如果底部填充胶与残留的助焊剂不兼容,导致底部填充胶无法有效固化,那么底部填充胶也就起不到相应的作用了,因此,底部填充胶与锡膏是否兼容,是底部填充胶选择与评估时需要重点关注的项目。
底部填充胶除起加固作用外,还有防止湿气、离子迁移的作用,因此绝缘电阻也是底部填充胶需考虑的一个性能。
底部填充胶主要的作用就是解决BGA/CSP芯片与PCB之间的热应力、机械应力集中的问题,因此对底部填充胶而言,很重要的可靠性试验是温度循环实验和跌落可靠性实验。
以此从理论知识到实际工程应用,20+年丰富案例经验积累让我们可以在解决Post-assembly Underfill 中出现的气泡问题的同时,亦可帮助客户大幅提升UPH、降低生产风险与成本、提高产品良率与可靠性。