芯片底部填充膠（Underfill）在封裝工藝中若出現(xiàn)填充不飽滿或滲透困難的問題，可能導(dǎo)致芯片可靠性下降（如熱應(yīng)力失效、焊點(diǎn)開裂等）。以下是系統(tǒng)性原因分析與解決方案：

一、原因分析

1. 材料特性問題

膠水黏度過高：黏度過大會(huì)阻礙流動(dòng)性，導(dǎo)致滲透不足。  

固化速度不匹配：固化時(shí)間過短（膠水提前固化）或過長(zhǎng)（未充分填充時(shí)流動(dòng)停滯）。  

膠水儲(chǔ)存不當(dāng)：膠水過期或受潮/受熱導(dǎo)致性能劣化。  

2. 工藝參數(shù)不當(dāng)  

點(diǎn)膠參數(shù)錯(cuò)誤：點(diǎn)膠量不足、點(diǎn)膠路徑不合理（未覆蓋關(guān)鍵區(qū)域）或點(diǎn)膠速度過快。  

溫度控制不佳：基板或芯片未預(yù)熱，膠水在低溫下黏度升高；固化溫度與時(shí)間偏離工藝窗口。  

真空/壓力不足：未使用真空輔助填充時(shí)，毛細(xì)作用不足以驅(qū)動(dòng)膠水滲透。  

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷  

間隙過?。盒酒c基板間隙（Standoff Height）過小（如＜50μm），流動(dòng)阻力增大。  

結(jié)構(gòu)阻擋：焊球陣列（BGA）密度過高、凸塊（Bump）布局不合理，或存在物理障礙物（如密封膠圈）。  

排氣不暢：膠水流動(dòng)路徑中無排氣通道，導(dǎo)致氣阻（Air Entrapment）。  

4. 環(huán)境因素  

溫濕度失控：車間濕度過高導(dǎo)致膠水吸潮，或溫度波動(dòng)影響?zhàn)ざ取? 

潔凈度不足：顆粒污染物堵塞流動(dòng)路徑。

二、解決方案

1. 材料優(yōu)化  

選擇低黏度或自流動(dòng)（Self-flowing）膠水（例如黏度＜2000 cP），必要時(shí)添加稀釋劑（需驗(yàn)證兼容性）。  

調(diào)整固化曲線：延長(zhǎng)膠水在流動(dòng)階段的預(yù)熱時(shí)間，避免過早固化；匹配溫度梯度與膠水特性。  

嚴(yán)格儲(chǔ)存管理：膠水需避光冷藏（如2~8℃），使用前回溫至室溫并充分?jǐn)嚢琛?/span>

2. 工藝改進(jìn)

點(diǎn)膠參數(shù)優(yōu)化：  

采用多針頭點(diǎn)膠或螺旋點(diǎn)膠（Spiral Dispensing）覆蓋更廣區(qū)域。  

點(diǎn)膠量需通過實(shí)驗(yàn)確定（例如體積覆蓋焊球高度的1.5倍）。  

預(yù)熱基板與芯片：預(yù)熱溫度通常為80~120℃（具體依膠水規(guī)格），降低膠水黏度。  

真空輔助填充：在真空腔中加壓或抽真空（5~50 kPa），增強(qiáng)毛細(xì)效應(yīng)。  

固化工藝調(diào)整：分階段固化（如預(yù)固化+主固化），確保流動(dòng)充分后再完全固化。

3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)整

增大間隙：通過調(diào)整焊球高度或基板設(shè)計(jì)，使間隙＞50μm（需平衡機(jī)械強(qiáng)度）。  

優(yōu)化布局：避免密集焊球區(qū)域形成“死區(qū)”，必要時(shí)采用階梯式焊球排布。  

增加排氣孔：在基板邊緣設(shè)計(jì)微型排氣通道，或通過臨時(shí)開孔輔助排氣。

4. 環(huán)境與設(shè)備控制

環(huán)境溫濕度控制：保持車間溫度25±2℃、濕度40~60% RH。  

點(diǎn)膠設(shè)備校準(zhǔn)：定期維護(hù)點(diǎn)膠閥，避免堵塞或出膠不均。  

潔凈度管理：使用高精度過濾器（如5μm）凈化膠水，避免顆粒污染。

三、驗(yàn)證與測(cè)試

1. 流動(dòng)測(cè)試：使用透明玻璃基板模擬實(shí)際封裝，觀察膠水流動(dòng)路徑與填充率。  

2. X-Ray檢測(cè)：檢查填充膠在焊球間隙中的滲透均勻性。  

3. 可靠性測(cè)試：通過溫度循環(huán)（-40~125℃）和機(jī)械振動(dòng)測(cè)試驗(yàn)證填充效果。

四、典型案例

案例1：某BGA封裝填充不飽滿，原因?yàn)楹盖蜷g隙僅30μm。解決方案：改用低黏度膠水（1500 cP）并增加真空輔助，填充率提升至95%。  

案例2：膠水提前固化導(dǎo)致滲透失敗。調(diào)整固化曲線，將預(yù)固化溫度從100℃降至80℃，延長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間至3分鐘，問題解決。

通過系統(tǒng)性優(yōu)化材料、工藝與設(shè)計(jì)，可顯著提升填充膠的滲透效果，確保封裝可靠性。

文章來源：漢思新材料