底部填充膠（Underfill）作為一種重要的集成電路封裝電子膠黏劑，在先進封裝如2.5D、3D封裝中，用于緩解芯片封裝中不同材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配帶來的應力集中問題，進而提高器件封裝可靠性。底部填充膠是一種低黏度、低溫固化的毛細管流動底部填充料，流動速度快，工作壽命長，翻修性能佳，其在加熱的條件下可以固化，將底部空隙大面積填滿，從而達到加固的目的，增強封裝芯片和PCBA之間的抗跌落性能。

從使用場景上來看，底部填充膠分為兩種，一種是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之間間隙的填充，此處的精度一般為微米級，對于底部填充膠提出了很高的要求，使用方一般為先進封裝企業(yè)；另一種是（焊）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，焊球之間的間隙精度為毫米級，對底部填充膠要求相對較低。

一、關于底部填充材料

底部填充膠是由多種成分組成，不同成分對材料的作用不同。從工藝角度看，較低的黏度可以縮短填充速度，需要具備合適的固化溫度和固化時間，一般還應易于返修；從可靠性角度而言，底部填充膠需具備良好的填充效果以減少氣泡和空穴，具備與基板和焊點之間的兼容性，以及重新分配不同組件的熱應力；同時需要滿足較高的表面電阻，耐溫耐濕能力，以及耐熱沖擊能力等。

底部填充膠的性能指標主要包括以下幾個方面：粘度(Viscosity)，直接影響工藝的填充性能和填充時間，一般底部填充膠的粘度越低，加工的效率越高；熱膨脹系數(shù)(CTE)，因為硅芯片(2.5×10－6 /K)和印刷電路板(18×10－6 /K～24×10－6 /K)之間的熱膨脹系數(shù)差別很大，解決溫度變化產(chǎn)生的內應力問題是底部填充膠發(fā)明的初衷，應在保證其他性能的前提下盡可能減小熱膨脹系數(shù)；玻璃化轉變溫度(Tg)和彈性模量(Elastic Modulus)，玻璃化轉變溫度和彈性模量直接影響器件的耐熱機械沖擊的能力，而這兩者對性能的影響較為復雜且會相互制約，需要找到平衡點以得到合適性能的產(chǎn)品。

 底部填充膠的主體材料一般是環(huán)氧樹脂，通常包含雙酚A、雙酚F等類型的環(huán)氧樹脂。除去環(huán)氧樹脂，底部填充膠一般還包含填料、硬化劑、催化劑、助粘劑、阻燃劑、顏料、增韌劑和分散劑等成分。底部填充膠所使用的填料一般為球型二氧化硅，主要為了降低熱膨脹系數(shù)、增強模數(shù)和降低吸濕性等。底部填充膠所含成分及其功能如下圖所示，這些成分的組合以增強底部填充膠固化后性能為目的，大大提高了倒裝芯片封裝的可靠性。

二、底部填充工藝

倒裝芯片的底部填充工藝一般分為三種：毛細填充（流動型）、無流動填充和模壓填充，其各自的工藝流程如下圖。一般底部填充工藝過程主要包括兩個工藝，即初始底部填充工藝和隨后的固化工藝。

三、底部填充膠應用中常見問題及解決方法

1）膠粘劑固化后會產(chǎn)生氣泡

氣泡一般是因為水蒸汽而導致，水蒸氣產(chǎn)生的原因有SMT（電子電路表面組裝技術）數(shù)小時后會有水蒸氣附在PCB板（印制電路板）上，或膠粘劑沒有充分回溫也有可能造成此現(xiàn)象。常見的解決方法是將電路板加熱至110℃，烘烤一段時間后再點膠；以及使用膠粘劑之前將膠粘劑充分回溫。

2）膠水滲透不到芯片底部空隙

這種情況屬膠水粘度問題，也可以說是選型問題，膠水滲透不進底部空隙，只有重新選擇合適的產(chǎn)品，專業(yè)廠家底部填充膠，流動性好，在毛細作用下，對BGA封裝模式的芯片進行底部填充，再利用加熱的固化形式，快達3-5分鐘完全固化，將BGA底部空隙大面積填滿（填充飽滿度達到95%以上），形成一致和無缺陷的底部填充層，并且適合高速噴膠、全自動化批量生產(chǎn)，幫助客戶提高生產(chǎn)效率，大幅縮減成本。

3）膠水不完全固化或不固化

助焊劑殘留會蓋住焊點的裂縫，導致產(chǎn)品失效的原因檢查不出來，這時要先清洗殘留的助焊劑。但是芯片焊接后，不能保證助焊劑被徹底清除。底部填充膠中的成分可能與助焊劑殘留物反應，可能發(fā)生膠水延遲固化或不固化的情況。要解決由助焊劑影響底部填充膠能否固化的問題，首先要防止助焊劑的殘留，以及要了解膠水與助焊劑的兼容性知識，底部填充膠具有工藝簡單、優(yōu)異的助焊劑兼容性、毛細流動性、高可靠性邊角補強粘合等特點，并且專業(yè)廠家可以全方位提供用膠方案，有效解決此問題。

四、研泰化學專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)底部填充膠

在倒裝芯片封裝中，硅芯片使用焊接凸塊而非焊線直接固定在基材上，提供密集的互連，具有很高的電氣性能和熱性能，倒裝芯片互連實現(xiàn)了終極的微型化，減少了封裝寄生效應，并且實現(xiàn)了其他傳統(tǒng)封裝方法無法實現(xiàn)的芯片功率分配和地線分配新模式。研泰化學技術團隊根據(jù)累積經(jīng)驗案例創(chuàng)新研發(fā)的MX-62系列底部填充膠，從搭載無源元器件的大型單芯片封裝，到模塊和復雜的先進 3D 封裝，包含底填CUF封裝膠水、液態(tài)塑封料LMC底部填充膠水、顯示模組COF用底填封裝膠水以及多種不同的低成本創(chuàng)新選項，研泰化學能提供豐富的倒裝芯片底部填充膠水產(chǎn)品組合解決方案。

總而言之，底部填充膠是增強BGA組裝可靠性的重要輔料，選擇底部填充膠的好壞對產(chǎn)品可靠性有很大影響。如何選擇與評估至關重要．研泰化學深耕電子膠粘劑行業(yè)十余載，研發(fā)的MX-62系列底部填充膠具有良好的耐冷熱沖擊、絕緣、抗跌落、低吸濕、低線性熱膨脹系數(shù)、低粘度、流動性好、可返修等性能，廣泛應用于通訊設備、儀器儀表、數(shù)碼電子、汽車電子、家用電器、安防器械等行業(yè)。如您遇到電子行業(yè)用膠難題，例如為什么底部填充膠出現(xiàn)氣隙等，歡迎通過在線客服、網(wǎng)站留言、來電、郵件等方式聯(lián)系我們，研泰化學有專門的技術團隊為您解決問題，將第一時間響應您的需求。