<nobr id="wrifc"><optgroup id="wrifc"></optgroup></nobr>

  • <bdo id="wrifc"></bdo>
    <track id="wrifc"><span id="wrifc"></span></track><track id="wrifc"><span id="wrifc"><td id="wrifc"></td></span></track>
              1. 咨詢熱線:+(86)010 63308519
                您現在所在位置:首頁 > 資訊中心
                淺談對底填膠的選型理解
                來源: 好樂紫外技術貿易作者: 邵建義 博士時間:2020-09-08 09:33:18點擊:1198

                眾所周知,在工業現代化和信息化的當今,半導體產業已經滲透到工業領域的各個方面。尤其是近年來人工智能(AI)、工業4.0、5G、高性能計算(HPC)、物聯網(IoT)、 智能汽車和數據中心等一系列高科技技術的蓬勃發展,需要高計算能力、高速度、高帶寬、低延遲、低功耗、更多功能的處理器和更多的內存、各種傳感器以及高度的系統級集成作為硬件支撐,這些都給半導體行業提供了前所未有的發展機遇。

                以手機為代表的消費類電子產品的不斷高度集成化、多功能化和輕量化,使得電子產品結構日趨緊湊,功能日趨強大,相應的電路設計更加復雜,能耗管理更加嚴峻,這些都對半導體的封裝技術提出了全新的要求和挑戰。

                后摩爾定律時代,業內還在進一步探索半導體集成電路的發展方向。使得先進封裝技術的重要性迅速提升起來?;谝陨狭至挚偪偟脑?,先進封裝必將成為未來一段時間內半導體封裝的主流方向。


                好樂紫外技術貿易

                圖1 膠水在先進封裝中的不同作用


                BGA帶來的底填膠挑戰

                BGA是大尺寸半導體芯片先進封裝較為常用的一種方式。它的特點是大大提高了互聯封裝效率以適應芯片的性能,可以大幅度減小封裝尺寸,適合于高密度、高性能、多引腳的芯片封裝。但是畢竟只有焊錫球作為對芯片的機械連接和支持,所以抗落摔能力不強。這時候Underfill膠水作為對BGA的加固和保護,就是一個非常好的選擇。

                Underfill膠,也叫底部填充膠,它的作用其實不僅僅是對BGA的加固,以提高芯片抗機械外力,尤其是振動和沖擊的能力。它也可以對底部的電路部分進行充分的電性能保護,起到三防的作用??此仆昝罒o缺的BGA封裝方式,也常常出現信賴性測試無法通過的窘境。業內關于BGA失效分析的文章和相關討論很多,但很多都是把注意力放在焊錫和焊球上,而從Underfill膠水本身的性能和選型方面的分析則較少見報道。以筆者粗淺的理解,如果底填膠選擇不恰當,不但無法達到其預期的對芯片加固、保護的目的,反而會成為BGA失效的幫兇。


                好樂紫外技術貿易

                圖2 典型的BGA封裝及底填膠示意圖


                正確選擇底填膠之CTE

                在選擇底填膠時,首先應該考慮的因素就是其熱膨脹系數,即CTE的匹配問題。電子產品一般都要經受嚴苛的信賴性測試,包括溫度沖擊和溫度循環等。在此過程中溫度 可能會有超過100度以上的改變,這對組裝以后的電路(系統)是一個很大的荷載。如果各原材料的CTE不匹配,則內部就會產生應力。如圖2所示,一個典型的BGA芯片封 裝系統主要包括PCB、BGA芯片,焊錫球和Underfill底填膠。PCB的CTE一般為14ppm/ K左右,硅芯片的CTE為7ppm/K左右,而錫的CET則為大概為23ppm/K。在沒有底填膠的情況下,芯片是通過焊錫與PCB板相連。在溫度變化時,芯片與PCB之間,尤其在PCB平面(二維)方向,就會產生應力。假若這個應力超過某處的焊錫的局部強度時,就會導致此處焊錫開裂,從而造成BGA失效。此時,如果有Unferfill底填膠,則有可能平衡這一應力。但現實情況下,底填膠的CTE一般在 40-50ppm/K,偶爾也有聲稱30ppm/K,即便是在這種情況下,其實對熱應力的消除也是不利的。所以,低CTE一直是業內對Underfill膠水最直接、最迫切的期盼!

                德國好樂集團旗下的知名工業膠水供應商Panacol公司就開發出了一款新型的可用于先進封裝中的Underfill膠St8202,此膠水的CTE只有14.9ppm/K,這樣的CTE就十分 接近PCB本身的CTE,非常有效地降低了額外的熱應力的干擾,從而真正起到了對BGA的加固和保護。


                正確選擇底填膠之楊氏模量

                楊氏模量也是一個十分重要,但很容易被忽視,甚至被錯誤解讀的概念。其實,在底填膠的CTE如果能與芯片和PCB以及焊錫的CTE很好匹配的情況下,在選擇底填膠的時候,參考楊氏模量的意義并不凸顯。但如上所言,目前業內還很難做到它們的完全匹配。這時,楊氏模量反而顯得尤為重要了。楊氏模量是物體抵抗變形的能力。當楊氏模量大時,物體抵抗變形的能力就強,反之,則抵抗變形的能力就弱。一般而言,底填膠對BGA的機械加固作用是十分明顯的,往往會有幾倍的強度冗余。在這種情況下,底填膠的粘接強度往往就沒有那么重要。因此,對楊氏模量數值的要求,就沒有那么高;另一方面,當CTE越不匹配的時候,膠水的楊氏模量越大,其對BGA焊錫產生的內應力反而越大,就成為焊球開裂的幫兇甚至是元兇!所以,并不是底填膠的楊氏模量越大越好,反而是要根據需求選擇適當偏低的模量為佳。


                好樂紫外技術貿易

                圖3 Panacol公司用于先進封裝中的Underfill膠St 8202(案例一)


                正確選擇底填膠之Tg

                還有一個值得考慮的因素是底填膠的玻璃化轉變溫度Tg。這個因素有點類似于楊氏模量,當各要素之間的CTE匹配度高時,Tg的意義也不凸顯,當CTE不匹配時,Tg也十分重要。業內往往希望Tg越高越好,尤其是高于可靠性測試的最高溫度點。這種考慮其實是比較片面的。當CTE不匹配時,往往膠水的CTE都高于其他材料,而這時楊氏模量和Tg如果也高,則膠水由于溫度變化對系統產生的應力是很大的。反而較低的楊氏模量和適中的Tg會降低內部的總體應力。由于溫度改變而產生的封裝系統內部應力的問題,完全可以用現代的計算機模擬手段進行計算和分析,關于此方面的內容將另文討論。

                選擇底填膠,還要考慮工藝方面的諸多影響因素,比如粘度。合適的粘度可以大大降低施膠時間,提升效率,避免BGA低下有氣泡產生,也避免膠水溢流;固化溫度也是一個很重要的工藝參數,較低的固化溫度不但可以節省能耗,更重要的是可以相對降低系統的內部應力。大大降低失效的風險;另外,膠水的可重工性、可用時間、包裝方式、存儲和運輸溫度要求以及價格等等都是要綜合考慮的因素,但因其相對直觀,在此不再贅述。

                綜上所述,對于先進封裝工藝中越來越流行的Underfill底填膠,在選型的時候CTE是一個十分關鍵的因素,在現有的膠水體系和供應商能力范圍內,選擇越低CTE的底填膠對信賴性越好。但當CTE無法低到與其他材料實現很好的匹配時,反而要把關注點放到底填膠的楊氏模量和Tg點上,一般而言,要選擇偏低的楊氏模量和適中的Tg以減小 由于CTE不匹配而導致的內應力,從而提升BGA的整體可靠性。


                好樂紫外技術貿易

                圖4 Panacol公司用于先進封裝中的Underfill膠St 8202(案例二)

                > 相關閱讀:
                > 評論留言:
                熱門推薦
                聯系地址: 北京豐臺區廣安路9號國投財富廣場4號樓3A19 企業郵箱:tiger.lin@fbe-china.com
                ?2019 版權所有?北京中福必易網絡科技有限公司? 京公安備11010802012124
                亚洲日韩卡通动漫在线-加勒比三区无码-欧美一级A∨黑白配-光根电影院yy11111手机在线-亚洲欧美国产综合首页-亚洲欧美自拍有码中文字幕网