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Underfill 類別與發展中的解決方案（一）

發布時間：2022/12/01 14:13

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目前，倒裝芯片底部填充料的組成成分與固態封裝材料相似，主要以環氧樹脂為主，添加球型硅藻粉（Si02），以及固化劑、促進劑、表面處理劑等。通常底部填充料需具備低熱膨脹系數、高玻璃化溫度、高模量、低離子含量、低吸濕性、低介電常數、良好的助焊劑兼容性和良好的熱導率等特點。通常我們按填充工藝與組裝工藝的先后順序不同，底部填充料的分類如圖所示:

傳統的底部填充技術是在完成倒裝芯片互連之后進行的，因此被稱為組裝后底部填充技術（Post-assembly Underfill )。依據倒裝芯片中填充工藝的不同，底部填充料主要包括毛細管底部填充料 (Capillary Underfill, CUF) 和塑封底部填充料(Molded Underfill, MUF)。

隨著系統集成度不斷提高，倒裝芯片上凸點的尺寸和節距變得越來越小(凸點節距可小于100um），傳統的組裝后底部填充技術由于是在Die Bounding之后才進行底部填充的，因此常常會出現凸點間填充不完全到位、產生孔洞等缺陷，因此封裝互連的可靠性降低。

毛細管底部填充料

毛細管底部填充是一種常見和成熟的底部填充技術，主要依賴毛細作用將材料填充在芯片和芯片載體之間，其工藝流程如圖所示，首先將一層助焊劑凃在帶有凸點的基板上，然后將芯片焊料凸點對準基板焊盤，加熱進行焊料回流，使上下凸點互連，接著通過溶劑噴霧等方式進行助焊劑清洗，沿芯片邊緣注入底部填充料，底部填充料借助毛細作用會被吸入芯片和基板的空隙內，最后加熱固化。

毛細管底部填充料處在芯片和有機基板之回的空隙中，由于其通常為液態，因此流動速度是影響底部填充工藝生產效率的主要因素之一。

底部填充料的流動過程會直接影響封裝的可靠性，為了減少底部填充料填充所需的時間，提高底部填充料的流動性，隆低其黏度是至關重要的。因此對于點膠工藝中設備的要求及工藝工程技術有較高的要求。同時，因為芯片與芯片載體間的空隙越來越小，材料中采用較大尺寸的填充料（filler）易造成堵孔、產生氣泡等，所以要求更換使用更小尺寸的填充料進行填充。

塑封底部瑱充料

塑封底部填充料是環氧塑封料的一種變形，最初由 Cookson Electronics 在2000 年提出，后來德克斯特工業 (Dexter）、英特爾（Intel)、安靠科技 (Arkor)、星科金朋（STATS）和意法半學體(STMicro Electronics）都報道過相關技術。

在常規倒裝芯片塑封的應用中，毛細管底部填充工藝采用兩步法：先使用毛細流動型填充工藝，使用底部填充料填充芯片和基板之間的空隙：加熱固化以后，再使用標推塑封化合物將器件整體密封，起到保護封裝體的作用。而塑封底部填充工藝將底部填充料的填充和器件塑封兩個步驟統一，在進行塑封的同時，底部填充料進人芯片和基板間的空隙甲，隨后一起固化、密封。塑封底部填充工藝 (MUF）比毛細管底部填充工藝更簡單、更快速,兩者的對比如圖所示:

毛細管底部填充（CUF）工藝與塑封底部填充（MUF）工藝對比

傳統底部填充料中二氧化硅等填料的質量含量一般在 50%~70%之間，而塑封底部填充料申二氧化硅的質量含量高達 80%。同時因為工藝的特點，塑封底部填充料要求一氧化硾的尺寸更小。塑封底部填充技術與傳統底部填充技術相比，對工藝進行了簡化，同時提高了生產效率及封裝的可靠性，可以滿足不斷發展的市場整體產品需求。

整道Underfill工藝CUF與MUF中Dispensing（點膠）和Curing（固化）是最為核心的兩個工藝節點，屹立芯創可提供整道工藝的完善解決方案，針對工藝各環節節點把控，幫助客戶解決生產工藝中出現的技術難點。

以高精度點膠機及真空壓力除泡系統為核心：可實現多連版飛奔辨識，膠量自動量測及調整、獨立開發獨特影像辨識及極佳演算法，對位多樣與精準；業界極小KOZ(<120um)量產實力，閉回路自動調節膠量，減少溢膠，進而縮小PCB layout，降低封裝成本，全行程終端重復精度高（SL/SSL機型 ±1um），實現高速作業保持20um以內落點偏差；不限路徑均勻落點，真同步即時異動雙閥多工作業，精確膠量于“L”或“U”點膠路徑。進而通過真空壓力除泡系統以真空+壓力除泡，實現大氣泡的去除、多樣性工藝/材料應用、低含氧量控制/記錄、降低揮發物污染設計、大容量腔體等。

以此從理論知識到實際工程應用，20+年豐富案例經驗積累讓我們可以在解決Post-assembly Underfill 中出現的氣泡問題的同時，亦可幫助客戶大幅提升UPH、降低生產風險與成本、提高產品良率與可靠性。

屹立芯創 Elead Tech

屹立芯創依托核心的熱流、氣壓等高精尖技術，以多領域除泡系統和晶圓級真空貼壓膜系統為代表的兩大先進封裝設備體系已成功多年量產，正躋身成為全球熱流與氣壓技術的領導者。20年+的技術沉淀，專注提升除泡和貼壓膜制程良率，提供半導體產業先進封裝領域整體解決方案，成功賦能全球半導體、芯片、新能源、5G、汽車等多個細分領域。

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