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芯片封裝底部填充材料如何選擇?

發(fā)布時間:2024-08-28 09:20:28 瀏覽:40次 責任編輯: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復雜而關鍵的過程,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械支撐和熱應力緩沖,以應對由于不同材料熱膨脹系數(shù)(CTE)差異所導致的應力問題。以下是一些關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,以應對封裝過程中的高溫處理。

常見的耐高溫材料包括有機硅膠、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行和防止短路至關重要。

 

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)定的機械支撐和保護。

 

流動性:

材料的流動性對于填充效果至關重要。高粘度的材料能夠確保在填充過程中不會流動或滲透到芯片上,但也需要足夠的流動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)差異而產生的熱應力。

 

固化速度和條件: 

固化速度和所需的溫度會影響生產效率和成本。快速固化可以提高產量,但可能需要更高的溫度,這可能會對某些敏感組件造成損害。

 

機械強度: 強度高的材料能提供更好的保護,減少芯片在受到外部沖擊或壓力時損壞的風險。

 

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

 

 

二、底部填充材料應用場景

 

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擇具有較好流動性和機械保護性能的材料。

 

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,因為它具有良好的粘附性、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,提高底部填充膠的性能。

 

有機硅膠:

有機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,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需要考慮的因素之一。在保證性能的前提下,應選擇成本合理的材料。

 

環(huán)保性:

隨著環(huán)保意識的提高,底部填充材料的環(huán)保性也成為了一個重要的考慮因素。應優(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。

 

工藝適應性: 底部填充材料應適合所采用的填充方法,例如毛細管流動、噴射點膠或預成型件。

 

 

綜上所述,芯片封裝底部填充材料的選擇需要根據具體的應用場景、材料特性和成本等因素進行綜合考慮。在選擇過程中,應充分了解各種材料的優(yōu)缺點和適用范圍,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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