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芯片封裝底部填充材料如何選擇?

發(fā)布時(shí)間:2024-08-28 09:20:28 瀏覽:27次 責(zé)任編輯:漢思新材料

芯片封裝底部填充材料如何選擇?芯片封裝底部填充材料的選擇是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的過程,它直接影響到芯片封裝的可靠性和性能。底部填充材料(Underfill)的主要功能是在芯片與基板之間提供額外的機(jī)械支撐和熱應(yīng)力緩沖,以應(yīng)對由于不同材料熱膨脹系數(shù)(CTE)差異所導(dǎo)致的應(yīng)力問題。以下是一些關(guān)于芯片封裝底部填充材料選擇的重要考慮因素:



 

 

 

 

一、底部填充材料特性

 

耐高溫性:

底部填充材料需要能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定,以應(yīng)對封裝過程中的高溫處理。

常見的耐高溫材料包括有機(jī)硅膠、環(huán)氧樹脂以及新型耐高溫芯片UV膠水等。

 

電絕緣性:

底部填充材料必須具備良好的電絕緣性,以防止芯片底部與其他元件或底座發(fā)生電接觸。

這對于確保電路的正常運(yùn)行和防止短路至關(guān)重要。

 

粘附性:

底部填充材料需要能夠牢固地粘附在芯片和基板之間,以提供穩(wěn)定的機(jī)械支撐和保護(hù)。

 

流動(dòng)性:

材料的流動(dòng)性對于填充效果至關(guān)重要。高粘度的材料能夠確保在填充過程中不會(huì)流動(dòng)或滲透到芯片上,但也需要足夠的流動(dòng)性以充分填充芯片與基板之間的間隙。

 

熱膨脹系數(shù)(CTE):

底部填充材料的CTE值應(yīng)與芯片和基板的CTE值相匹配,以減少因熱膨脹系數(shù)差異而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

 

固化速度和條件: 

固化速度和所需的溫度會(huì)影響生產(chǎn)效率和成本??焖俟袒梢蕴岣弋a(chǎn)量,但可能需要更高的溫度,這可能會(huì)對某些敏感組件造成損害。

 

機(jī)械強(qiáng)度: 強(qiáng)度高的材料能提供更好的保護(hù),減少芯片在受到外部沖擊或壓力時(shí)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

 

化學(xué)穩(wěn)定性: 底部填充材料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能夠抵抗封裝環(huán)境中可能遇到的化學(xué)物質(zhì),如清潔劑或溶劑。

 

 

二、底部填充材料應(yīng)用場景

 

倒裝芯片底部填充膠(Flip-Chip Underfill):

用于芯片與封裝基板互連凸點(diǎn)之間間隙的填充,對精度要求極高(微米級)。

需要選擇高純度、低粘度、快速固化的材料,以確保填充效果和工藝效率。

 

球柵陣列底部填充膠(BGA Underfill):

用于封裝基板與PCB印制電路板之間互連的焊球之間的填充,對精度要求相對較低(毫米級)??梢赃x擇具有較好流動(dòng)性和機(jī)械保護(hù)性能的材料。

 

三、底部填充膠具體材料

 

環(huán)氧樹脂:

環(huán)氧樹脂是底部填充材料的常用選擇,因?yàn)樗哂辛己玫恼掣叫?、絕緣性和耐高溫性能。

通過在樹脂中添加增韌改性劑,可以克服環(huán)氧樹脂柔韌性不足的弱點(diǎn),提高底部填充膠的性能。

 

有機(jī)硅膠:

有機(jī)硅膠也具有良好的耐高溫性和電絕緣性,適用于對溫度要求較高的封裝場景。

 

新型耐高溫芯片UV膠水:

這類材料具有快速固化、耐高溫和良好粘附性的特點(diǎn),適用于對工藝效率有較高要求的封裝場景。

 

四、其他考慮因素

成本:

底部填充材料的成本也是選擇時(shí)需要考慮的因素之一。在保證性能的前提下,應(yīng)選擇成本合理的材料。

 

環(huán)保性:

隨著環(huán)保意識(shí)的提高,底部填充材料的環(huán)保性也成為了一個(gè)重要的考慮因素。應(yīng)優(yōu)先選擇無毒、無害、可回收的材料。

 

工藝兼容性:

底部填充材料應(yīng)與現(xiàn)有的封裝工藝相兼容,以確保工藝的穩(wěn)定性和可靠性。

 

工藝適應(yīng)性: 底部填充材料應(yīng)適合所采用的填充方法,例如毛細(xì)管流動(dòng)、噴射點(diǎn)膠或預(yù)成型件。

 

 

綜上所述,芯片封裝底部填充材料的選擇需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景、材料特性和成本等因素進(jìn)行綜合考慮。在選擇過程中,應(yīng)充分了解各種材料的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,以確保選擇的材料能夠滿足封裝工藝和性能要求。

 

 

 

 

 

 


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