底部填充技術(shù)在印制電路板組裝中的應(yīng)用

韋雙，喻波

（洛陽電光設(shè)備研究所，河南洛陽471009）

底部填充技術(shù)在印制電路板組裝中的應(yīng)用

韋雙，喻波

（洛陽電光設(shè)備研究所，河南洛陽471009）

對常見用底部填充技術(shù)（毛細管底部填充技術(shù)、可貼片式熱熔膠片填充技術(shù)、ACA與ACF技術(shù)、ESC技術(shù)）進行了詳細介紹，闡述了底部填充技術(shù)的原理和工藝路線，并指出了各種技術(shù)的優(yōu)劣所在，最后簡單地概述了過底部填充的芯片的返修流程。

底部填充；ACF；ESC；返修

1　底部填充技術(shù)分類

底部填充可分為基于“毛細流動原理”的流動性和非流動性底部填充。目前適用于對BGA、CSP等芯片進行底部填充的技術(shù)主要有：毛細管底部填充技術(shù)、可貼片熱熔膠片技術(shù)、ACA與ACF技術(shù)、ESC技術(shù)等。對于毛細管底部填充技術(shù)、可貼片熱熔膠片技術(shù)而言，焊料和填充劑是獨立的，是相互分開的；對于ACA與ACF技術(shù)、ESC技術(shù)而言，焊料和填充劑是混為一體，合二為一的。

2　毛細管底部填充技術(shù)

毛細流動原理：在BGA、CSP芯片周圍滴上液態(tài)環(huán)氧樹脂等流動性好的液體，通過毛細作用將液態(tài)樹脂吸入芯片底部和PCB之間的間隙，然后利用加熱或紫外線固化的方法，把樹脂、被焊接芯片和PCB板固定在一起，從而保護焊點、減輕應(yīng)力的損傷，提高焊點的可靠性。

毛細管底部填充技術(shù)的應(yīng)用范圍包括印制電路板芯片底部填充和倒裝芯片的封裝。通過采用底部填充可以分散芯片底部焊球點所承受的應(yīng)力進而提高整個印制電路板的可靠性。毛細管底部填充的過程如下：首先將BGA、CSP等表面貼裝芯片貼裝到印制板已印刷焊膏的位置，然后進行再流焊接，形成了合金互連。在芯片完成焊接之后，采用分散技術(shù)將底部填充材料注入到芯片底部的一條或兩條邊。填充材料在芯片底部流動并填充芯片和印制電路板之間的空隙。毛細管底部填充可以極大地提高可靠性，但是要完成這一過程，需底部填充材料的注入設(shè)備、足夠的廠房空間安裝設(shè)備以及可以完成精確操作的工人。而且毛細管底部填充技術(shù)只能在印制板組裝完成之后進行，且操作難度較大，耗時耗力，填充量也較難控制。目前，印制電路板組裝件上，毛細管底部填充技術(shù)應(yīng)用并不算廣泛，僅在某些關(guān)鍵芯片或者熱膨脹系數(shù)與印制電路板基板相差較多的芯片上使用［1］。

3　可貼片熱熔膠片填充技術(shù)

可貼片式熱熔膠片符合歐盟ROHS和WEEE的規(guī)定，無毒、無鹵素，無重金屬殘留、絕緣性好、產(chǎn)品外形尺寸符合標準、尺寸精確，易于光學(xué)識別貼片?？少N片式熱熔膠片可編帶高速貼裝到印制板與BGA或CSP之間，并可使用正常的有鉛或無鉛焊接工藝進行焊接，在熔化過程中膠片不會與焊料及助焊劑相互影響，同時無溶劑揮發(fā)、無需清洗，是較為理想的印制電路板填充材料?？少N片式熱熔膠片填充技術(shù)的工藝流程圖如圖1所示。

圖1　可貼片式熱熔膠片填充的工藝流程圖

由圖1的工藝流程路線圖可以看出，使用可貼片式熱熔膠片填充，只需在原來的回流焊接工藝流程中增加一步貼熱熔膠片的工序，即先對需要進行底部填充的BGA、CSP芯片進行熱熔膠片貼片，然后再進行芯片貼裝，最后在回流焊接中一次完成芯片焊裝和底部填充的工作，省去了再次填充的操作，非常適用于小批量生產(chǎn)的印制電路板底部填充。

4　ACA與ACF技術(shù)

ACA與ACF技術(shù)將焊接和底部填充一次完成，進一步節(jié)省了工序和成本。ACA與ACF均是導(dǎo)電型膠粘劑。導(dǎo)電膠粘劑一般由基體樹脂和導(dǎo)電填料兩大部分組成，可分為各向同性導(dǎo)電膠（ICA）和各向異性導(dǎo)電膠（ACA）。ACA是一種填充性導(dǎo)電膠，可在完成電氣連接的同時完成底部填充。按形態(tài)劃分，ACA有膠狀和薄膜狀兩種，通常將薄膜狀的ACA又稱為各向異性導(dǎo)電膜，即ACF。各向異性導(dǎo)電膠是在Z軸方向上導(dǎo)電，而在X、Y軸上不導(dǎo)電，它是在導(dǎo)電粒子外層再涂一層絕緣層，粒子之間是不導(dǎo)電的，只有當粒子在芯片凸點和印制板基板焊盤之間受壓時，外層絕緣層被壓碎才能保證Z軸方向?qū)щ姡?］。

5　ESC技術(shù)

ESC技術(shù)，即環(huán)氧樹脂封裝焊料連接技術(shù)，是采用“焊膏粒子+樹脂”膏狀材料替代ACF的新技術(shù)。ESC技術(shù)工藝流程首先在印制板的焊盤上滴涂焊膏樹脂膠，然后將芯片的凸點對準并貼放到印制板的焊盤上，最后通過加熱、加壓同時實現(xiàn)焊接和樹脂固化。

6　底部填充的返修

由于當前的技術(shù)無法保證焊接前所供應(yīng)的芯片一定完好，使得一些有缺陷的芯片在組裝完成的印制電路板測試中才被發(fā)現(xiàn)，這時就需要進行返工修復(fù)替換。如果印制電路板芯片的底部填充材料具有非常好的熱穩(wěn)定性，并且不溶，這就使返修難度很大，有時不得不拋棄整塊印制電路板。如果底部填充材料的環(huán)氧樹脂中引入了某些薄弱的化學(xué)鍵，固化后可通過加熱或添加化學(xué)試劑分解樹脂，則底部填充的返修就變得容易許多。

7　結(jié)語

在印制電路板中使用底部填充技術(shù)，可增強BGA、CSP等芯片焊點的強度，可增加印制電路板的抗跌落性能、耐熱循環(huán)性能，提高印制電路板的可靠性，相應(yīng)在后續(xù)的印制電路板的裝配過程中應(yīng)用會越來越廣泛。

［1］李憶.倒裝晶片裝配工藝及其對表面貼裝設(shè)備的要求［J］.電子與封裝，2008（6）:6-10.

［2］陳瑩.微電子封裝用各向異性導(dǎo)電膠膜的研究進展［J］.絕緣材料，2009（5）:34-36.

（編輯：王璐）

The Problem and Strategy of the International Chinese Enterprise

Wei Shuang，Yu Bo
（Luoyang Institute of Electro-optical Devices，Luoyang Henan 471009）

In this paper，common use underfill technology（capillary underfill technology，hot melt adhesive film filled with SMD technology，ACA and ACF technology，ESC technology）are described in detail to explain the principles and process route underfill technology，and points out where the merits of various technologies，finally been underfilled chip rework a brief overview of the process.

underfilled；ACF；ESC；rework

TN41

A

2095-0748（2015）21-0049-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.21.22

2015-10-08

韋雙（1985—），男，山東單縣人，本科，工程師，主要從事電子產(chǎn)品裝配和調(diào)試工藝工作研究；喻波（1975—），男，貴州貴陽人，碩士，高級工程師，主要從事電子產(chǎn)品裝配和調(diào)試工藝工作研究。