BGA底部填充膠固化異常延遲或不固化原因分析及解決方案

針對BGA（球柵陣列）底部填充膠（Underfill）固化異常延遲或不固化的問題，需從材料、工藝、設(shè)備及環(huán)境等多方面進行綜合分析。以下為常見原因及解決方案：

一、原因分析

1. 材料問題

   膠水過期或儲存不當(dāng)：未按供應(yīng)商要求儲存（如溫度、濕度、避光等），導(dǎo)致膠水性能劣化。  

   材料受潮：吸濕性膠水因濕氣干擾固化反應(yīng)。  

2. 固化條件不達(dá)標(biāo)

   溫度不足或時間過短：未達(dá)到膠水固化所需的溫度曲線（如未達(dá)到推薦的120℃或時間不足）。  

   溫度分布不均：回流焊爐或固化爐溫度均勻性差，局部區(qū)域未達(dá)固化溫度。  

   UV固化膠的光照不足：UV燈強度衰減或照射時間不足。  

3. 工藝操作問題  

   點膠不均勻：膠水未充分填充BGA底部間隙，導(dǎo)致局部固化不良。  

   膠水滲透性差：膠水未完全覆蓋焊點，存在氣泡或空隙。  

   -固化前預(yù)固化不足：未完成預(yù)固化（如低溫預(yù)固化）直接進入主固化階段。  

4. 環(huán)境因素  

   濕度過高：濕氣干擾固化反應(yīng)（尤其對濕氣敏感型膠水）。  

   氧氣抑制（自由基固化膠水）：氧氣阻聚導(dǎo)致表面發(fā)粘或不固化。  

5. 設(shè)計兼容性問題

   BGA間隙過小：膠水無法充分流動，導(dǎo)致填充不良。  

   材料與基板不匹配：膠水與PCB基板或焊球材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）差異過大。  

二、解決方案

1. 材料優(yōu)化

   嚴(yán)格管控材料：檢查膠水有效期及儲存條件（如低溫干燥環(huán)境），避免使用過期或劣化材料。  

   選擇低吸濕性膠水：改用對濕氣不敏感的材料（如陽離子固化膠）。  

2. 固化條件調(diào)整

  驗證溫度曲線：使用溫度曲線測試儀（如KIC測溫儀）確認(rèn)固化爐實際溫度與設(shè)定值一致，確保達(dá)到膠水TDS（技術(shù)數(shù)據(jù)表）要求。  

   優(yōu)化固化設(shè)備：調(diào)整爐內(nèi)熱風(fēng)循環(huán)或增加均溫板，改善溫度均勻性。  

   UV固化參數(shù)優(yōu)化：定期檢測UV燈強度，必要時更換燈管；延長照射時間或增加照射角度。  

3. 工藝改進

  優(yōu)化點膠參數(shù)：調(diào)整點膠速度、壓力及路徑，確保膠水均勻覆蓋BGA底部間隙。  

  提高膠水流動性：預(yù)熱基板（如60~80℃）或選擇低粘度膠水，改善填充效果。  

  分階段固化：按膠水要求進行預(yù)固化（如80℃/30min）+主固化（如150℃/60min）。  

4. 環(huán)境控制

   濕度管控：生產(chǎn)環(huán)境濕度控制在40%~60%（視膠水類型而定），必要時使用除濕機。  

   隔絕氧氣：對自由基固化膠水，可在氮氣環(huán)境下固化或選用厭氧型膠水。  

5. 設(shè)計與兼容性驗證

   優(yōu)化BGA設(shè)計：與PCB設(shè)計團隊協(xié)作，確保BGA與基板間隙合理（推薦50~100μm）。  

   材料兼容性測試：通過熱循環(huán)試驗（-40℃~125℃）驗證膠水與基板的CTE匹配性。  

三、測試與監(jiān)控

1. 固化過程監(jiān)控：  

   使用示蹤劑（如DSC分析）檢測固化度，確保達(dá)到90%以上。  

   通過紅外熱成像儀檢查固化溫度均勻性。  

2. 固化后檢測：  

   切片分析：觀察膠水填充是否完全，是否存在氣泡或空洞。  

   推力測試：驗證BGA焊點與膠水的結(jié)合強度。  

   電性能測試：檢查電氣連接可靠性（如菊花鏈測試）。  

四、總結(jié)

固化異常的根本原因通常是材料、工藝、設(shè)備或環(huán)境的綜合作用。建議通過以下步驟系統(tǒng)排查：  

1. 確認(rèn)膠水型號與工藝要求匹配；  

2. 驗證固化設(shè)備參數(shù)與膠水TDS一致性；  

3. 優(yōu)化點膠工藝及環(huán)境條件；  

4. 必要時與膠水供應(yīng)商聯(lián)合分析，提供失效樣品進行FTIR或DSC測試。  

通過以上措施，可顯著提升BGA底部填充膠的固化可靠性，避免因固化不良導(dǎo)致的焊點開裂或器件失效。