Underfill 类别与发展中的解决方案（一）

发布时间：2022/12/01 14:13

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目前，倒装芯片底部填充料的组成成分与固态封装材料相似，主要以环氧树脂为主，添加球型硅藻粉（Si02），以及固化剂、促进剂、表面处理剂等。通常底部填充料需具备低热膨胀系数、高玻璃化温度、高模量、低离子含量、低吸湿性、低介电常数、良好的助焊剂兼容性和良好的热导率等特点。通常我们按填充工艺与组装工艺的先后顺序不同，底部填充料的分类如图所示:

传统的底部填充技术是在完成倒装芯片互连之后进行的，因此被称为组装后底部填充技术（Post-assembly Underfill )。依据倒装芯片中填充工艺的不同，底部填充料主要包括毛细管底部填充料 (Capillary Underfill, CUF) 和塑封底部填充料(Molded Underfill, MUF)。

随着系统集成度不断提高，倒装芯片上凸点的尺寸和节距变得越来越小(凸点节距可小于100um），传统的组装后底部填充技术由于是在Die Bounding之后才进行底部填充的，因此常常会出现凸点间填充不完全到位、产生孔洞等缺陷，因此封装互连的可靠性降低。

毛细管底部填充料

毛细管底部填充是一种常见和成熟的底部填充技术，主要依赖毛细作用将材料填充在芯片和芯片载体之间，其工艺流程如图所示，首先将一层助焊剂凃在带有凸点的基板上，然后将芯片焊料凸点对准基板焊盘，加热进行焊料回流，使上下凸点互连，接着通过溶剂喷雾等方式进行助焊剂清洗，沿芯片边缘注入底部填充料，底部填充料借助毛细作用会被吸入芯片和基板的空隙内，最后加热固化。

毛细管底部填充料处在芯片和有机基板之回的空隙中，由于其通常为液态，因此流动速度是影响底部填充工艺生产效率的主要因素之一。

底部填充料的流动过程会直接影响封装的可靠性，为了減少底部填充料填充所需的时间，提高底部填充料的流动性，隆低其黏度是至关重要的。因此对于点胶工艺中设备的要求及工艺工程技术有较高的要求。同时，因为芯片与芯片载体间的空隙越来越小，材料中采用较大尺寸的填充料（filler）易造成堵孔、产生气泡等，所以要求更换使用更小尺寸的填充料进行填充。

塑封底部瑱充料

塑封底部填充料是环氧塑封料的一种变形，最初由 Cookson Electronics 在2000 年提出，后来德克斯特工业 (Dexter）、英特尔（Intel)、安靠科技 (Arkor)、星科金朋（STATS）和意法半学体(STMicro Electronics）都报道过相关技术。

在常规倒装芯片塑封的应用中，毛细管底部填充工艺采用两步法：先使用毛细流动型填充工艺，使用底部填充料填充芯片和基板之间的空隙：加热固化以后，再使用标推塑封化合物将器件整体密封，起到保护封装体的作用。而塑封底部填充工艺将底部填充料的填充和器件塑封两个步骤统一，在进行塑封的同时，底部填充料进人芯片和基板间的空隙甲，随后一起固化、密封。塑封底部填充工艺 (MUF）比毛细管底部填充工艺更简单、更快速,两者的对比如图所示:

毛细管底部填充（CUF）工艺与塑封底部填充（MUF）工艺对比

传统底部填充料中二氧化硅等填料的质量含量一般在 50%~70%之间，而塑封底部填充料申二氧化硅的质量含量高达 80%。同时因为工艺的特点，塑封底部填充料要求一氧化硾的尺寸更小。塑封底部填充技术与传统底部填充技术相比，对工艺进行了简化，同时提高了生产效率及封装的可靠性，可以满足不断发展的市场整体产品需求。

整道Underfill工艺CUF与MUF中Dispensing（点胶）和Curing（固化）是最为核心的两个工艺节点，屹立芯创可提供整道工艺的完善解决方案，针对工艺各环节节点把控，帮助客户解决生产工艺中出现的技术难点。

以高精度点胶机及真空压力除泡系统为核心：可实现多连版飞奔辨识，胶量自动量测及调整、独立开发独特影像辨识及极佳演算法，对位多样与精准；业界极小KOZ(<120um)量产实力，闭回路自动调节胶量，减少溢胶，进而缩小PCB layout，降低封装成本，全行程终端重复精度高（SL/SSL机型 ±1um），实现高速作业保持20um以内落点偏差；不限路径均匀落点，真同步即时异动双阀多工作业，精确胶量于“L”或“U”点胶路径。进而通过真空压力除泡系统以真空+压力除泡，实现大气泡的去除、多样性工艺/材料应用、低含氧量控制/记录、降低挥发物污染设计、大容量腔体等。

以此从理论知识到实际工程应用，20+年丰富案例经验积累让我们可以在解决Post-assembly Underfill 中出现的气泡问题的同时，亦可帮助客户大幅提升UPH、降低生产风险与成本、提高产品良率与可靠性。

屹立芯创 Elead Tech

屹立芯创依托核心的热流、气压等高精尖技术，以多领域除泡系统和晶圆级真空贴压膜系统为代表的两大先进封装设备体系已成功多年量产，正跻身成为全球热流与气压技术的领导者。20年+的技术沉淀，专注提升除泡和贴压膜制程良率，提供半导体产业先进封装领域整体解决方案，成功赋能全球半导体、芯片、新能源、5G、汽车等多个细分领域。

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