底部填充技术在印制电路板组装中的应用

韦双，喻波

（洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009）

底部填充技术在印制电路板组装中的应用

韦双，喻波

（洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009）

对常见用底部填充技术（毛细管底部填充技术、可贴片式热熔胶片填充技术、ACA与ACF技术、ESC技术）进行了详细介绍，阐述了底部填充技术的原理和工艺路线，并指出了各种技术的优劣所在，最后简单地概述了过底部填充的芯片的返修流程。

底部填充；ACF；ESC；返修

1　底部填充技术分类

底部填充可分为基于“毛细流动原理”的流动性和非流动性底部填充。目前适用于对BGA、CSP等芯片进行底部填充的技术主要有：毛细管底部填充技术、可贴片热熔胶片技术、ACA与ACF技术、ESC技术等。对于毛细管底部填充技术、可贴片热熔胶片技术而言，焊料和填充剂是独立的，是相互分开的；对于ACA与ACF技术、ESC技术而言，焊料和填充剂是混为一体，合二为一的。

2　毛细管底部填充技术

毛细流动原理：在BGA、CSP芯片周围滴上液态环氧树脂等流动性好的液体，通过毛细作用将液态树脂吸入芯片底部和PCB之间的间隙，然后利用加热或紫外线固化的方法，把树脂、被焊接芯片和PCB板固定在一起，从而保护焊点、减轻应力的损伤，提高焊点的可靠性。

毛细管底部填充技术的应用范围包括印制电路板芯片底部填充和倒装芯片的封装。通过采用底部填充可以分散芯片底部焊球点所承受的应力进而提高整个印制电路板的可靠性。毛细管底部填充的过程如下：首先将BGA、CSP等表面贴装芯片贴装到印制板已印刷焊膏的位置，然后进行再流焊接，形成了合金互连。在芯片完成焊接之后，采用分散技术将底部填充材料注入到芯片底部的一条或两条边。填充材料在芯片底部流动并填充芯片和印制电路板之间的空隙。毛细管底部填充可以极大地提高可靠性，但是要完成这一过程，需底部填充材料的注入设备、足够的厂房空间安装设备以及可以完成精确操作的工人。而且毛细管底部填充技术只能在印制板组装完成之后进行，且操作难度较大，耗时耗力，填充量也较难控制。目前，印制电路板组装件上，毛细管底部填充技术应用并不算广泛，仅在某些关键芯片或者热膨胀系数与印制电路板基板相差较多的芯片上使用［1］。

3　可贴片热熔胶片填充技术

可贴片式热熔胶片符合欧盟ROHS和WEEE的规定，无毒、无卤素，无重金属残留、绝缘性好、产品外形尺寸符合标准、尺寸精确，易于光学识别贴片。可贴片式热熔胶片可编带高速贴装到印制板与BGA或CSP之间，并可使用正常的有铅或无铅焊接工艺进行焊接，在熔化过程中胶片不会与焊料及助焊剂相互影响，同时无溶剂挥发、无需清洗，是较为理想的印制电路板填充材料。可贴片式热熔胶片填充技术的工艺流程图如图1所示。

图1　可贴片式热熔胶片填充的工艺流程图

由图1的工艺流程路线图可以看出，使用可贴片式热熔胶片填充，只需在原来的回流焊接工艺流程中增加一步贴热熔胶片的工序，即先对需要进行底部填充的BGA、CSP芯片进行热熔胶片贴片，然后再进行芯片贴装，最后在回流焊接中一次完成芯片焊装和底部填充的工作，省去了再次填充的操作，非常适用于小批量生产的印制电路板底部填充。

4　ACA与ACF技术

ACA与ACF技术将焊接和底部填充一次完成，进一步节省了工序和成本。ACA与ACF均是导电型胶粘剂。导电胶粘剂一般由基体树脂和导电填料两大部分组成，可分为各向同性导电胶（ICA）和各向异性导电胶（ACA）。ACA是一种填充性导电胶，可在完成电气连接的同时完成底部填充。按形态划分，ACA有胶状和薄膜状两种，通常将薄膜状的ACA又称为各向异性导电膜，即ACF。各向异性导电胶是在Z轴方向上导电，而在X、Y轴上不导电，它是在导电粒子外层再涂一层绝缘层，粒子之间是不导电的，只有当粒子在芯片凸点和印制板基板焊盘之间受压时，外层绝缘层被压碎才能保证Z轴方向导电［2］。

5　ESC技术

ESC技术，即环氧树脂封装焊料连接技术，是采用“焊膏粒子+树脂”膏状材料替代ACF的新技术。ESC技术工艺流程首先在印制板的焊盘上滴涂焊膏树脂胶，然后将芯片的凸点对准并贴放到印制板的焊盘上，最后通过加热、加压同时实现焊接和树脂固化。

6　底部填充的返修

由于当前的技术无法保证焊接前所供应的芯片一定完好，使得一些有缺陷的芯片在组装完成的印制电路板测试中才被发现，这时就需要进行返工修复替换。如果印制电路板芯片的底部填充材料具有非常好的热稳定性，并且不溶，这就使返修难度很大，有时不得不抛弃整块印制电路板。如果底部填充材料的环氧树脂中引入了某些薄弱的化学键，固化后可通过加热或添加化学试剂分解树脂，则底部填充的返修就变得容易许多。

7　结语

在印制电路板中使用底部填充技术，可增强BGA、CSP等芯片焊点的强度，可增加印制电路板的抗跌落性能、耐热循环性能，提高印制电路板的可靠性，相应在后续的印制电路板的装配过程中应用会越来越广泛。

［1］李忆.倒装晶片装配工艺及其对表面贴装设备的要求［J］.电子与封装，2008（6）:6-10.

［2］陈莹.微电子封装用各向异性导电胶膜的研究进展［J］.绝缘材料，2009（5）:34-36.

（编辑：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

韦双（1985—），男，山东单县人，本科，工程师，主要从事电子产品装配和调试工艺工作研究；喻波（1975—），男，贵州贵阳人，硕士，高级工程师，主要从事电子产品装配和调试工艺工作研究。