Introducción: la Unión adhesiva es un método para conectar firmemente el mismo o diferentes materiales a través de sustancias con capacidad de adhesión. Las sustancias con capacidad de adhesión se llaman adhesivos o adhesivos, y los objetos pegados se llaman adhesivos, y los componentes compuestos por adhesivos y adhesivos se llaman conectores pegados. Sus principales ventajas son la operación simple y la Alta productividad; El proceso es flexible, rápido y simple; Las juntas son confiables, sólidas, estéticas, la estructura del producto y el proceso de procesamiento son simples; Ahorro de materiales, ahorro de mano de obra, bajo costo y pequeña deformación. Es fácil lograr que la tecnología de reparación de residuos se pueda aplicar eficazmente a la conexión entre diferentes tipos de metales o no metálicos, etc.
Los métodos de curado del pegamento generalmente son los siguientes: 1. curado a temperatura ambiente; 2. calentamiento y solidificación; 3. solidificación ultravioleta; 4. solidificación compuesta.
Tecnología de relleno inferior de Advanced Academy (shenzhen) Technology co., Ltd.
Introducción a la tecnología de relleno de un fondo
La tecnología de relleno inferior se originó en IBM en la década de 1970 y se ha convertido en una parte importante de la industria de fabricación electrónica. Al principio, el alcance de la aplicación de esta tecnología se limitó a los sustratos cerámicos, hasta que la industria pasó de los sustratos cerámicos a los orgánicos (laminados), la tecnología de relleno inferior se aplicó a gran escala y el uso de materiales de relleno inferior orgánicos se determinó como estándar industrial.
Con el desarrollo de productos electrónicos que tienden a ser miniaturizados, delgados y de alto rendimiento, los envases ic también tienden a ser miniaturizados y altamente integrados. Al adoptar el relleno inferior, se puede dispersar el estrés soportado en la superficie del chip y, por lo tanto, mejorar la fiabilidad de todo el producto, por lo que el relleno inferior se convierte en un proceso necesario para mejorar la fiabilidad de los productos electrónicos. El proceso de llenado inferior (underfill) consiste en aplicar el punto de pegamento de resina epoxi en el borde del chip invertido, a través del "efecto capilar", el pegamento se absorbe al lado opuesto del componente, completando el proceso de llenado inferior y luego solidificando el pegamento a través del calentamiento. El relleno inferior puede resolver muchos problemas de los componentes electrónicos de precisión, como csp, bga, pop y otros procesos, el relleno inferior puede mejorar en gran medida su resistencia al impacto; Para Flip chip, el estrés térmico causado por su coeficiente de expansión térmica inconsistente (cte) puede conducir fácilmente a la falla de la bola de soldadura, y el relleno inferior puede mejorar efectivamente la capacidad de resistir el estrés térmico. El proceso de dispensación de pegamento under fill es ampliamente utilizado en la industria electrónica de consumo, como teléfonos móviles, ropa, TWS、 La electrónica automotriz, etc., está relacionada con PCB o fpc.
El principal proceso tecnológico de la tecnología de relleno de segundo fondo
Principio: el principio de aplicación del relleno inferior es utilizar la acción capilar para que el pegamento fluya rápidamente a través de la parte inferior del chip inferior del chip bga, y su espacio mínimo para el flujo capilar es de 10 um. Esto también cumple con los requisitos mínimos de características eléctricas entre la almohadilla y la bola de soldadura en el proceso de soldadura, ya que el pegamento no fluye a través de una brecha inferior a 4 um, por lo que garantiza las características de seguridad eléctrica del proceso de soldadura.
(1) el relleno inferior del capilar se inyecta desde el borde del dispositivo.
Los sistemas de relleno inferior utilizados se pueden dividir en tres categorías: relleno inferior capilar, relleno inferior tipo soldador (no fluido) y sistema de relleno inferior de cuatro esquinas o ángulos - puntos. Cada tipo de sistema de relleno inferior tiene sus ventajas y limitaciones, pero el más utilizado es el relleno inferior capilar. Las aplicaciones para el relleno inferior del capilar incluyen chips invertidos en la placa (fcob) y chips invertidos en el embalaje (fcip). Al adoptar el relleno inferior, se puede dispersar el estrés en la superficie del chip, lo que a su vez mejora la fiabilidad de todo el producto.
El proceso de relleno de la parte inferior del capilar es similar en los chips invertidos tradicionales y en el encapsulamiento del tamaño del chip (csp). Primero se pega el chip a la posición en la que se ha depositado la pasta de soldadura en el sustrato, y luego se vuelve a fluir, formando así una interconexión de aleación. Después de que el chip ha completado la inversión, se utiliza la tecnología de dispersión para inyectar el relleno inferior en uno o dos lados del csp. El material fluye debajo del paquete y llena los huecos entre el CSP y la placa de circuito ensamblada. Aunque el relleno inferior capilar puede mejorar enormemente la fiabilidad, completar este proceso requiere equipos de inyección de material de relleno inferior, suficiente espacio de planta para instalar equipos y trabajadores que puedan completar operaciones precisas. Debido a estos requisitos de inversión y la presión para acortar el tiempo de producción, se desarrolló posteriormente una tecnología de relleno inferior tipo soldadura (no fluida).
(2) proceso y ventajas del relleno inferior no fluido.
En comparación con otros sistemas de relleno inferior, la mayor ventaja del relleno inferior no fluido radica en la mejora del proceso y no hay diferencias significativas en las propiedades del material. Para que el proceso de relleno de fondo sea mejor compatible con el proceso tradicional de montaje de superficie, el relleno de fondo no fluido no puede utilizar un horno de curado con alta precisión de control de temperatura. Al integrar el rendimiento de soldadura en el material de relleno inferior, las hojas pegajosas del CSP y el proceso de solidificación del material se combinan en uno. Durante el montaje, el relleno inferior no móvil se aplica a la posición de la hoja pegajosa antes de la colocación del componente. Cuando la placa de circuito se reflota, el relleno inferior puede servir como flujo, ayudando a obtener la interconexión de aleación y completando la solidificación simultáneamente en el propio horno de reflow. Por lo tanto, el relleno inferior se puede completar en la línea de proceso de montaje de superficie tradicional. Desde el punto de vista de la inversión de equipos y personal, el sistema de relleno inferior no móvil ahorra costos y tiempo, pero también está sujeto a algunas restricciones. A diferencia del relleno inferior capilar, el relleno inferior no fluido debe contener relleno. El relleno en el relleno inferior puede estar justo entre la bola de soldadura y la almohadilla de la placa de circuito. Desde el punto de vista del diseño, para mejorar la Unión de soldadura durante el proceso de reflow, se requiere que el sistema no contenga partículas. Sin partículas, el coeficiente de expansión térmica (cte) del relleno inferior es relativamente alto, y después del ciclo de temperatura, su rendimiento no es tan estable como el relleno inferior del capilar. Además, si se adopta el proceso tradicional de reflow sin un control preciso de la temperatura, también se reducirá el rendimiento del proceso de reflow. Además, la humedad adsorbida en la placa de circuito también se libera para formar agujeros cuando vuelve a fluir. Sin embargo, el nuevo proceso mejorado ha superado las deficiencias anteriores.
(3) proceso tecnológico de la aplicación de relleno inferior preformado.
Para un CSP con una capa de inserción intermedia o una matriz de esquinas, el método de relleno inferior de esquina a punto no es tan adecuado como el sistema de relleno inferior de capilares o no móviles. Este método primero aplica el relleno inferior a la posición de la almohadilla correspondiente al csp. A diferencia del relleno inferior no fluido, la tecnología de punto de esquina es compatible con los equipos de montaje existentes y las condiciones convencionales de reflow de soldadura. Debido a que este tipo de relleno inferior se puede volver a reparar, los fabricantes también evitan el riesgo de abandonar toda la placa de circuito debido a un defecto en un dispositivo. La conversión de la tecnología requiere mejorar la fiabilidad, ya que los dispositivos y sus Pines se vuelven más pequeños, requieren más funciones y requieren procesos de producto sin plomo, por lo que la aplicación de la tecnología de relleno inferior se ha vuelto cada vez más importante en la próxima generación de productos electrónicos. El relleno inferior puede mejorar la fiabilidad de la conexión de soldadura sin plomo en el csp, y la interconexión sin plomo es más propensa a fallas causadas por el desajuste Cte que la soldadura tradicional de estaño y plomo. Debido a la alta temperatura de reflow del proceso sin plomo, la deformación del sustrato encapsulado se vuelve más fuerte, mientras que la ductilidad de la soldadura sin plomo en sí es baja, por lo que la tasa de falla de esta interconexión es mayor. La tendencia a la conversión a la fabricación sin plomo y la fragilidad de la soldadura sin plomo en sí hacen que el uso de la tecnología de relleno inferior en dispositivos se haya convertido en la solución más barata y flexible para elegir.
Con el desarrollo del CSP de la cadena industrial con un tono de 0,3 mm hacia el pin, el encapsulamiento de chips invertidos con un tono inferior a 180 ° y el tamaño más pequeño, el uso de materiales de relleno inferior es casi la única manera de garantizar el rendimiento de toda la línea. Las posibilidades inminentes, además de cumplir con los requisitos mecánicos cambiantes y garantizar una alta fiabilidad, los fabricantes de productos electrónicos también deben hacer que el costo del producto sea más competitivo. Ante este desafío, la nueva tecnología de relleno de fondo, todavía en fase de investigación y desarrollo, aunque todavía en la infancia de un producto, ha mostrado buenas perspectivas. La ventaja del relleno inferior no móvil es que el proceso es más eficiente y reduce los costos de equipo y personal. Pero los problemas técnicos encontrados al usar el relleno inferior hacen que estas ventajas sean irrelevantes. Sin embargo, en el mercado han aparecido rellenos de fondo no móviles que contienen el 50% de los ingredientes de relleno. Después de adoptar esta proporción de relleno, se mejora el rendimiento del ciclo de temperatura del producto manteniendo el proceso de llenado inferior no fluido. Otra innovación de gran interés es la tecnología de relleno inferior preformado, que se espera que elimine por completo el proceso de relleno inferior en el encapsulamiento del Canal trasero, mientras que el relleno inferior se aplica antes del montaje a nivel de placa en el CSP o en el proceso a nivel de obleas. El relleno inferior preformado es conceptualmente bueno, pero para implementarlo en el producto actual, todavía hay algunos desafíos que enfrentar en el proceso. En la aplicación del relleno inferior de la clase de obleas, el relleno inferior preformado se puede aplicar antes o después del proceso de protuberancia, pero ambos métodos requieren un control muy preciso. Si se aplica antes del proceso de protuberancia, se debe considerar la compatibilidad del proceso. Por el contrario, si se aplica después del proceso de protuberancia, se requiere que el relleno inferior preformado no cubra ni dañe las protuberancias completadas. Además, hay que tener en cuenta la integridad del relleno inferior durante el proceso de División de la obleas y la estabilidad del producto después de un período de tiempo, que deben medirse antes de que se utilice oficialmente el relleno inferior hasta el producto. Aunque algunos proveedores de materiales están muy avanzados en el desarrollo de materiales de relleno de fondo preformados, todavía queda mucho trabajo por hacer para poner este producto en aplicaciones a gran escala.
(4) proceso tecnológico de la aplicación de relleno inferior preformado.
Conclusión sin el uso de materiales de relleno de fondo, los dispositivos de paso estrecho actuales no pueden superar el problema de fiabilidad. Además, para reducir la tasa de falla causada por el desajuste Cte en la posición de conexión de soldadura sin plomo, el proceso de fabricación sin plomo y los requisitos de temperatura requieren el uso de relleno inferior. Los requisitos de los nuevos procesos, el aumento de las funciones de los dispositivos y la reducción del tamaño del paquete requieren un uso cada vez mayor de sistemas sólidos de relleno inferior. Aunque ya hay muchas categorías diferentes de tecnología de relleno inferior, para cumplir con los requisitos de productos electrónicos multifuncionales y de bajo costo, también es necesario desarrollar la próxima generación de tecnología de relleno inferior de bajo costo y proceso simple.
El papel de la tecnología de relleno de tres fondos
Con los productos electrónicos portátiles como teléfonos móviles y computadoras, cada vez más delgados, miniaturizados y de alto rendimiento, los envases IC se están volviendo cada vez más miniaturizados y de alta concentración, CSP / bga se ha popularizado y aplicado rápidamente, y los requisitos de operación del proceso de encapsulamiento de CSP / bga también son cada vez más altos. El papel del relleno inferior también se valora cada vez más. Bga y csp, que se fijan a la placa de circuito a través de bolas de estaño finas, son propensas a la rotura en la parte de soldadura si se ven afectadas por fuerzas externas como impactos y curvas. Por su parte, el relleno inferior se caracteriza por: movimiento rápido, curado rápido, capaz de penetrar rápidamente en la parte inferior de bga y csp, con excelentes propiedades de relleno, después de la curación, puede desempeñar un papel en la relajación del impacto de temperatura y la absorción de tensiones internas, fortalecer la conexión de bga con el sustrato, lo que a su vez mejora en gran medida la fiabilidad de la conexión. Por ejemplo, el teléfono móvil que usamos diariamente, que aterriza a 2 metros de altura, todavía puede funcionar normalmente cuando se enciende, lo que básicamente no tiene ningún impacto en el rendimiento del teléfono móvil, pero la carcasa raspa un poco. ¿Es mágico, ¿ verdad? Esto se debe a la aplicación del relleno inferior de bga, que rellena bga / CSP para que se adhiera más firmemente a la placa pbc.
Precauciones para rellenar el pegamento con la parte inferior de underfil
(1) liquidez: la liquidez o la velocidad de llenado es a menudo un indicador que preocupa mucho a los clientes, especialmente como fabricante de SMT de uso real, y en realidad para algunas industrias con requisitos de fiabilidad muy altos, esto es lo segundo. En lo que respecta a los requisitos generales actuales de la industria smt, generalmente son aceptables en teoría en 1 a 30 minutos (por supuesto, la industria de la telefonía móvil generalmente está dentro de 2 - 10 minutos, y algunos incluso requieren segundos, lo que también requiere combinar el tamaño del chip). Método de prueba: la forma más fácil es, por supuesto, poner pegamento directamente en el chip para la prueba, y al evaluar la fluidez de diferentes pegamento, es mejor realizar la prueba paralela al mismo tiempo (es mejor tener más de 5 - 10 plantillas). La prueba de la movilidad convectiva en la Sección de I + D utiliza la velocidad de flujo del pegamento entre dos láminas de vidrio para juzgar la dirección de I + D. Hay muchos factores que afectan la fluidez. en condiciones de prueba paralelas, hay algunos factores que se pueden revisar a continuación: factores principales: 1) viscosidad: no hay duda de que la viscosidad es definitivamente uno de los factores más críticos que afectan la velocidad de flujo. en la actualidad, el pegamento como la viscosidad a cientos de CPS básicamente se puede calentar y dispensar Sin necesidad, y la velocidad de llenado es básicamente dentro de uno o dos minutos; Y la diferencia de pegamento que alcanza miles de cps, como el que tiene una viscosidad ligeramente mayor, es relativamente grande (que varía de unos minutos a más de una docena de minutos); 2) temperatura de precalentamiento: este es también un factor de influencia muy crítico, especialmente para algunos adhesivos con una viscosidad superior a mil, generalmente en el precalentamiento (la temperatura de precalentamiento requiere combinar las características de cada producto, generalmente se puede hacer referencia a la curva de temperatura de adherencia del pegamento, cuando no se corresponde directamente uno por uno), el pegamento con una viscosidad de miles puede reducirse a cientos, la liquidez aumentará significativamente, pero hay que tener en cuenta que una temperatura de precalentamiento demasiado baja puede causar un deterioro de la liquidez; 3) las diferencias en el sustrato (tamaño del CHIP y distribución de la bola de estaño, diámetro y cantidad de la bola de estaño, espaciamiento de la bola de estaño, residuos de flujo, grado de secado, etc.), esto también tiene un cierto impacto en la velocidad de llenado, y en algunos casos el impacto también es muy obvio. Por supuesto, estas diferencias tienen un mayor impacto en el indicador de otro relleno inferior, que se detallará más tarde. Por supuesto, si se trata de varias pruebas paralelas de pegamento, la influencia de este factor es consistente. Factores secundarios: 1) cantidad de dimensionamiento (método de dimensionamiento); 2) ángulo del sustrato (algunos fabricantes inclinarán el sustrato después de la dispensación de pegamento en un cierto ángulo para acelerar la liquidez); 3) temperatura ambiente (sin precalentamiento). Explicación: los principales y secundarios de algunos de los factores anteriores también son relativamente hablando, si el cliente puede aceptar la forma de precalentamiento, mientras que los requisitos de movilidad convectiva del cliente no serán precisos en segundos, entonces el impacto de los factores anteriores se reducirá. Si se requiere un relleno rápido sin precalentamiento, parece que no hay mejor manera de reducir la viscosidad del pegamento a temperatura ambiente. Además, también en condiciones de precalentamiento, la velocidad de flujo tiene mucho que ver con la idea de diseño del propio sistema de pegamento. El mismo pegamento de viscosidad izquierda y derecha de 2000cps también puede fluir varias veces menos rápido en caso de precalentamiento. Por último, la afirmación de cada hogar sobre el enlace de precalentamiento es diferente. muchos clientes no están dispuestos a precalentar en realidad para facilitar la operación de dispensación de pegamento. sin embargo, desde el punto de vista del análisis teórico, el precalentamiento del sustrato puede desempeñar un papel en la cocción del chip, y también puede reducir la probabilidad de producir agujeros vacíos (burbujas) al rellenar, por supuesto, acelerar la velocidad de llenado también es inevitable.
(2). temperatura y tiempo de curado (grado de curado): este indicador es en realidad más fácil de juzgar en el lado de I + D. es fácil de juzgar con la curva dsc. por supuesto, debido a que la cantidad de pegamento de DSC se prueba en mg durante la prueba, generalmente se recomienda multiplicar la temperatura de curado al cliente por cuatro veces El tiempo teórico de DSC (recomendado por won chemical). Sin embargo, si el cliente juzga, de hecho, la forma simple es seguir la temperatura y el tiempo de curado recomendados en el comerciante de caucho tds. Otros clientes a menudo preguntan qué pasará si no se sigue exactamente las recomendaciones de tds, el método de inferencia simple aumenta el tiempo a la misma temperatura o aumenta la temperatura al mismo tiempo, en teoría se solidificará completamente, pero es mejor encontrar un proveedor para confirmar la inferencia inversa. Debido a que cada tipo de pegamento tiene características diferentes, incluso si se agrega varias veces más tiempo por debajo de una temperatura determinada, del mismo modo, no es que cuanto mayor sea la temperatura, más corto será el tiempo. por el momento, la temperatura de curado del pegamento de relleno inferior al que está expuesto no se recomienda que sea superior a 150 grados (sony una vez tuvo un teléfono móvil que utiliza pegamento sunstar, habrá algunos defectos en las pruebas posteriores cuando se solidifica rápidamente a 150 grados, y no hay este problema después de cambiar a 130 grados para solidificar durante mucho tiempo). El curado a alta temperatura y el curado demasiado rápido todavía tienen un impacto bastante grande en algunas propiedades posteriores del pegamento (el pegamento de algunos sistemas tendrá un impacto más obvio). Además, para juzgar el grado de solidificación, este cliente como usuario puede no ser muy fácil de juzgar, porque el tiempo de solidificación completa visual y la solidificación completa teórica todavía son diferentes, el cliente generalmente es fácil de juzgar por la dureza curada, el color, etc., pero estos indicadores pueden no ser distinguidos cuando el pegamento solo se solidifica por encima del 80%, Si se pueden agregar algunas ayudas de prueba como el enlace de adherencia, puede ser más preciso, por supuesto, el método más preciso todavía utiliza equipos y métodos de algunas pruebas termodinámicas como dsc. En la aplicación práctica, la solidificación del pegamento al 90% o más del 95% se ha considerado completamente solidificada, y para alcanzar más del 90% depende de los requisitos de fiabilidad posteriores. Es difícil que el pegamento no completamente solidificado realmente desempeñe plenamente su papel debido, especialmente cuando los requisitos de prueba posteriores son muy estrictos. Por lo tanto, se recomienda que los clientes utilicen mejor las condiciones de curado relativamente seguras, si se establecen en un valor crítico, la temperatura de curado o el tiempo de curado con pocas desviaciones pueden conducir a una solidificación incompleta.
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