龍邦集成電路是專業(yè)從事雙面，多層專業(yè)PCB抄板（克隆板）、PCB改板、PCB批量生產(chǎn)（含調(diào)試）、樣機(jī)制作等工作的公司，以下是關(guān)于SMT倒裝芯片的非流動(dòng)型底部填充劑工藝簡(jiǎn)單介紹：

　　在倒裝芯片制造過(guò)程中，非流動(dòng)型底部填充劑主要應(yīng)該考慮以下幾個(gè)工藝：

　　*涂敷必須覆蓋形成電氣接點(diǎn)的區(qū)域，避免在底充膠中形成多余空隙。

　　*貼片力量必須足以將底充膠擠出，以保證焊料球與基板焊盤間形成良好接觸。

　　*必須對(duì)再流焊溫度曲線進(jìn)行優(yōu)化，以確保底充膠固化前焊球得到再流，避免底充膠暴露于非正常的溫度下。

　　

    涂敷

　　涂敷過(guò)程要求形成體積、形貌適當(dāng)?shù)膯我徊牧弦旱?，以保證所有凸點(diǎn)在再流焊過(guò)程中得以熔化，從而形成良好的焊角。同時(shí)，涂敷過(guò)程中形成的空隙要盡可能少，盡可能小。在設(shè)計(jì)涂敷工藝時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)密封劑的粘性優(yōu)化設(shè)置。其中包括涂敷噴嘴與電路板間的距離。間隙不夠可能會(huì)妨礙材料流出噴嘴，造成密封劑的實(shí)際涂敷量低于其理論計(jì)算值。這一問(wèn)題對(duì)于高粘性材料尤為突出。

　　另一個(gè)與材料粘性相關(guān)的問(wèn)題足，當(dāng)噴嘴針后退時(shí)，粘性液體材料會(huì)形成“尾巴”。于是，若在“殘留液尾巴”斷開前移動(dòng)噴嘴針，就可能使得部分密封劑掉落在電路板的其他區(qū)域。解決這一問(wèn)題的方法是增加粘性液體涂敷過(guò)程中噴嘴的后退距離并降低其后退速度，但這無(wú)疑會(huì)增加加工周期時(shí)間。

　　最簡(jiǎn)便的涂敷方式足在涂敷點(diǎn)中心位置進(jìn)行單液滴滴涂。采用此法時(shí)涂敷噴頭可保持不動(dòng)，液體流速也得到了提高從而了保證了加工效率，噴嘴尖端可與基板保持相當(dāng)?shù)木嚯x。同時(shí)，噴嘴針只需在每階段結(jié)束時(shí)后退一次。但此法可能造成組件空隙，而且，由于底充材料無(wú)法到達(dá)邊沿凸點(diǎn)，根本無(wú)法適用于大型芯片的涂敷上。

　　還有其他一些涂敷方式，如“區(qū)域填充”法，要求涂敷噴頭后退較長(zhǎng)的距離，但其優(yōu)點(diǎn)在于有助于材料良好的擴(kuò)散。這種方式涂敷噴頭也只在涂敷過(guò)程結(jié)束時(shí)抬起一次。十字型、“X”型、星號(hào)型等方式，縮短了噴嘴的運(yùn)動(dòng)距離，可節(jié)省加工時(shí)間，但在使用那些可能在噴嘴后退過(guò)程中容易形成“殘留尾巴”的材料時(shí)，必須將噴嘴的后退速度設(shè)置在較低值，又把節(jié)省的時(shí)間抵消了。

　　區(qū)域填充方式同樣不適用于大型芯片，因?yàn)檫@種方式涂敷的材料很可能擴(kuò)散得過(guò)于稀薄，并收縮回更為緊湊的形貌。涂層有時(shí)甚至?xí)至褳樾∷閴K，很可能產(chǎn)生較大的空隙。

　　其他涂敷方式也可能產(chǎn)生較大的空隙。涂敷采用了小范圍填充以及十字型和X型涂敷相混合的方式。這種涂敷方式雖然保證部分組裝件內(nèi)部無(wú)空隙產(chǎn)生，但仍可能出現(xiàn)斷裂，形成較大的空隙。另外，當(dāng)單滴液體材料被涂敷在涂敷點(diǎn)中心附近時(shí)，材料將無(wú)法到達(dá)靠近邊沿的凸點(diǎn)，進(jìn)而造成其無(wú)法焊接，即使增加液體涂敷量，這種情況也難以改變。

　　

    貼片

　　當(dāng)芯片被置放在基板時(shí)，首先接觸到靠近中心區(qū)域的密封劑。隨著其進(jìn)一步向下移動(dòng)，芯片將對(duì)液體形成向外的擠壓作用。隨著液體流動(dòng)，密封劑必然繞過(guò)或淹沒(méi)焊膏凸點(diǎn)、印刷電路板跡線及其他特征區(qū)域，進(jìn)而填充阻焊層開口。這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生并誘集氣泡，在凸點(diǎn)后面，多少有些順流的方向上表現(xiàn)尤為突出。

　　芯片被置放在玻璃基片上，從基片底部進(jìn)行觀察。圖片所呈現(xiàn)的顆粒狀外觀源于密封劑內(nèi)部的固態(tài)微粒，其在高溫下可溶解。圖片顯示，靠近中心凸點(diǎn)(以三角形排列)的氣泡尺寸與凸點(diǎn)本身尺寸相當(dāng);通過(guò)與周邊凸點(diǎn)的間距相比較，可以大體估算出氣泡的尺寸，這里周邊凸點(diǎn)間距為10密耳(0.254mm)。周邊凸點(diǎn)附近也有相似的氣泡，但它們已分離出來(lái)并沿邊角(圖中聚焦區(qū)以外的區(qū)域)上升;可以清楚地看到，一來(lái)自左下角凸點(diǎn)的氣泡一半在芯片下，一半在外面。大部分分離的氣泡均在其后面靠近各自凸點(diǎn)的地方留下了一個(gè)相對(duì)較小的氣泡。上述情形在所有貼片過(guò)程中非常普遍，難以避免。但是，元件制造商可以通過(guò)盡量減小芯片和基板表面的不規(guī)則性來(lái)應(yīng)對(duì)氣泡的產(chǎn)生。

　　密封材料一旦到達(dá)芯片邊沿，勢(shì)必將其潤(rùn)濕并沿芯片邊沿攀升以形成圓角。在這一過(guò)程中，必須對(duì)芯片加以固定，以防止其在密封液上產(chǎn)生滑動(dòng)。否則接下來(lái)就有芯片貼裝在錯(cuò)誤位置的危險(xiǎn)。

　　密封劑的粘性是決定芯片固定到位時(shí)間的主要因素。對(duì)密封液潤(rùn)濕芯片邊沿過(guò)程的錄像資料顯示，密封液停止顯然可見的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，從約0.1秒到超過(guò)1秒鐘不等，取決于粘度不同的密封劑。

　　貼片時(shí)不僅在貼裝頭后退之前必須將芯片固定一定的時(shí)間，還必須在這一時(shí)段里對(duì)芯片施加一定強(qiáng)度的壓力，將密封劑擠出，迫使其充滿芯片下的全部區(qū)域。特別對(duì)于獨(dú)立的焊盤開口，為給凸點(diǎn)騰出空間，密封劑必須流過(guò)各個(gè)凸點(diǎn)和開口側(cè)壁間的狹窄區(qū)域，尤其如此。即使這些獨(dú)立的開口被替換成溝槽交錯(cuò)的跡線，密封劑可以更自由地流動(dòng)，仍需對(duì)芯片施加相當(dāng)強(qiáng)度的壓力。這種壓力的另一重要作用足可以將凸點(diǎn)下壓至基板，將其壓扁。這樣可以使盡可能多的凸點(diǎn)在再流焊之前貼近焊盤，在采用非流動(dòng)性密封劑時(shí)，這有利于避免電氣開路的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)工藝的再流焊過(guò)程中，最先熔化并潤(rùn)濕其焊盤的部分凸點(diǎn)，因?yàn)闆](méi)有底充膠阻止芯片塌陷作用，會(huì)由于表面張力產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的力將芯片下拉。這一過(guò)程將最終使得所有凸點(diǎn)與焊盤接觸，保證了部件的電氣連續(xù)性能。

　　與傳統(tǒng)過(guò)程相反，再流焊密封劑則阻止芯片向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)密封劑形成聚合時(shí)，由于材料厚度明顯增加，這一阻止作用變得更加顯著。因此，必須有足夠強(qiáng)度的貼裝壓力，才能克服密封劑阻力，保證盡量多的凸點(diǎn)與其相應(yīng)的焊盤相接觸。

　　密封劑同時(shí)還阻礙了芯片的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，從而削弱再流焊過(guò)程中芯片的自對(duì)中作用。這進(jìn)一步說(shuō)明，在采用再流焊密封劑時(shí)，精確貼片非常重要。

　　為保證部件獲得優(yōu)良電氣連續(xù)性能所需的壓力大小，隨密封劑粘度的不同而變化，密封劑粘度越高，所需的壓力越大。例如，采用目前粘度最高的密封劑，對(duì)于88個(gè)凸點(diǎn)的芯片，貼裝壓力為800克時(shí)，效果總是優(yōu)良。而對(duì)兩塊這種芯片施加的壓力減為500克時(shí)，芯片均出現(xiàn)開路現(xiàn)象。另一方面，貼裝壓力過(guò)大不僅有可能損壞芯片，也可能使基板彎曲，一旦待壓力撤除時(shí)，基板可能出現(xiàn)反彈，造成表面上一定數(shù)量的凸點(diǎn)與焊盤脫離，甚至還可能引起芯片相對(duì)于基板的運(yùn)動(dòng)。

　　

    再流焊

　　再流焊是優(yōu)化再流密封劑過(guò)程中最難控制的一步，這主要是因?yàn)楹芏噙^(guò)程同時(shí)發(fā)生并且可能在工藝需求上產(chǎn)生沖突。例如，再流焊過(guò)程中密封材料必須保持液態(tài)，以防阻礙焊點(diǎn)的生成和芯片的塌陷作用。同時(shí)，當(dāng)電路板被送出再流焊爐時(shí)，密封劑必須實(shí)現(xiàn)相當(dāng)程度(即便達(dá)不到完全)的固化。很多密封材料對(duì)再流溫度曲線的變化非常敏感，當(dāng)溫度過(guò)快過(guò)高，甚至升溫速率過(guò)高時(shí)，都可能造成開路。

　　實(shí)驗(yàn)中所測(cè)試的密封材料需要采用傳統(tǒng)的SMT溫度曲線(見圖3，標(biāo)為“標(biāo)準(zhǔn)”的曲線)。這對(duì)于需同時(shí)處理其他表面貼裝元件的過(guò)程很有幫助。另外，由于這些密封材料開始聚合相當(dāng)“緩慢”，可以認(rèn)為它們對(duì)再流焊溫度曲線的敏感度最小。不過(guò)，它們?cè)谠倭骱高^(guò)后需要進(jìn)行二次固化，一般為30至40分鐘。

　　另一個(gè)極端的情況是，一些密封材料與傳統(tǒng)再流焊中的“浸漬保溫”期不相兼容。相反，若將溫度直接穩(wěn)定升高至再流條件，并在相對(duì)較低的溫度下保持幾分鐘，其反應(yīng)的效果更佳。這一二次加熱期，使得再流曲線看起來(lái)更像是傳統(tǒng)SMT再流曲線的鏡像(見圖3“反向”曲線所示)。這些材料無(wú)需二次固化，事實(shí)上二次固化過(guò)程轉(zhuǎn)移到了再流焊爐內(nèi)進(jìn)行。

　　還有一類再流曲線，介于這兩種極端情況之間，我們可稱之為“中間”類型曲線。這種溫度曲線的特點(diǎn)是保溫期很短，甚至根本沒(méi)有保溫期(有時(shí)保溫期溫度低于常規(guī)保溫溫度)。其二次固化過(guò)程不在再流焊爐內(nèi)部完成。其中有的需要不同時(shí)長(zhǎng)的二次固化，有的則被設(shè)計(jì)為在再流過(guò)程中實(shí)現(xiàn)充分的固化。

　　適合于后兩種溫度曲線的密封劑材料固化開始時(shí)間早，因此對(duì)再流溫度曲線的敏感度更高。因此阻礙了圖中凸點(diǎn)對(duì)其焊盤的潤(rùn)濕。從凸點(diǎn)的形貌可以看出，其他焊點(diǎn)此時(shí)已經(jīng)塌陷，熔化的焊料被壓向焊盤，正處于形成焊點(diǎn)的過(guò)程中。一薄層密封材料卻將凸點(diǎn)與其焊盤隔離。采用此類密封劑時(shí)，焊點(diǎn)有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則的形貌(見圖5)，這是由于密封材料在焊料還處于液態(tài)時(shí)就產(chǎn)生凝固而造成的。

　　采用無(wú)二次固化的密封材料，一大問(wèn)題是再流焊過(guò)程中溫度曲線對(duì)固化程度的影響。由于無(wú)二次固化過(guò)程，密封劑必須在組件被送出焊爐前，從芯片塌陷到組件冷卻這段很短的時(shí)間間隔內(nèi)完全固化，因此即使冷卻速率發(fā)生很小的變化，也會(huì)對(duì)材料的固化程度產(chǎn)生相當(dāng)影響。密封劑固化程度降低并不會(huì)在組件從焊爐出來(lái)時(shí)被發(fā)現(xiàn)，但由于未固化完全的密封劑強(qiáng)度降低，以后可能會(huì)引發(fā)組件的可靠性問(wèn)題。相對(duì)于無(wú)二次固化的密封材料，需要進(jìn)行二次固化的密封材料采用相同的再流溫度曲線，對(duì)冷卻速率的敏感度要小得多。

　　再流焊過(guò)程可能使部分空隙消失，同時(shí)也可能產(chǎn)生新的空隙。當(dāng)焊點(diǎn)塌陷時(shí)，密封材料被進(jìn)一步擠出，這一過(guò)程將會(huì)帶走周邊凸點(diǎn)后部殘存的氣泡，這些氣泡一旦進(jìn)入焊角，便會(huì)升至密封液表面或溶解于其中。通常情況下，再流焊過(guò)程中產(chǎn)生的焊角沒(méi)有空隙。而位于芯片下部或靠近中心凸點(diǎn)的氣泡在焊點(diǎn)塌陷過(guò)程中則無(wú)法到達(dá)焊角。這些氣泡消失的唯一途徑，足溶解在液態(tài)密封材料中，據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，氣泡是溶解在置放在玻璃薄片間的密封液中的。最初的氣泡尺寸越小，溫度越高，氣泡在密封液中的溶解效果越好;而密封液增厚將減緩其溶解過(guò)程，當(dāng)密封液膠化或來(lái)自于基板的水分滲入氣泡時(shí)，其溶解過(guò)程將終止。

　　這種情況顯示了需要采用傳統(tǒng)再流溫度曲線的密封劑的另一優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)溫度曲線下，在相對(duì)較高的溫度下保溫相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，為氣泡的溶解提供了理想的條件。最后需要提請(qǐng)注意的一點(diǎn)，必須確?；宓母稍铮駝t即使在再流焊過(guò)程前期組件的所有氣泡都已溶解，仍可能形成新的空隙。