【光电集成】什么是芯片封装中的底部填充胶--Underfill

底部填充胶（Underfill）作为一种重要的集成电路封装电子胶黏剂，在先进封装如2.5D、3D封装中，用于缓解芯片封装中不同材料之间热膨胀系数不匹配带来的应力集中问题，进而提高器件封装可靠性

底部填充胶的使用场景分为两种

一种是倒装芯片底部填充胶(Flip-Chip Underfill)，用于芯片与封装基板互连凸点之间间隙的填充，此处的精度一般为微米级，对于底部填充胶提出了很高的要求，使用方一般为先进封装企业；

另一种是（焊）球栅阵列底部填充胶(BGA Underfill)，用于封装基板与PCB印制电路板之间互连的焊球之间的填充，焊球之间的间隙精度为毫米级，对底部填充胶要求相对较低。

底部填充胶是由多种成分组成，不同成分对材料的作用不同。

从工艺角度看，较低的黏度可以缩短填充速度，需要具备合适的固化温度和固化时间，一般还应易于返修；

从可靠性角度而言，底部填充胶需具备良好的填充效果以减少气泡和空穴，具备与基板和焊点之间的兼容性，以及重新分配不同组件的热应力；同时需要满足较高的表面电阻，耐温耐湿能力，以及耐热冲击能力等。

底部填充胶的主体材料一般是环氧树脂，通常包含双酚A、双酚F等类型的环氧树脂（如图3所示）。除去环氧树脂，底

部填充胶一般还包含填料、硬化剂、催化剂、助粘剂、阻燃剂、颜料、增韧剂和分散剂等成分。底部填充胶所使用的填料一

般为球型二氧化硅，主要为了降低热膨胀系数、增强模数和降低吸湿性等。底部填充胶所含成分及其功能如表1所示，这些成

分的组合以增强底部填充胶固化后性能为目的，大大提高了倒装芯片封装的可靠性。

底部填充胶主要的性能指标

粘度(Viscosity)--直接影响工艺的填充性能和填充时间，一般底部填充

胶的粘度越低，加工的效率越高；

热膨胀系数(CTE)--因为硅芯片(2.5×10－6 /K)和印刷电路板(18×10－6 /K～24×10－6 /K)之间的热膨胀系数差别很大，解决温度变化产生的内应力问题是底部填充胶发明的初衷，应在保证其他性能的前提下尽可能减小热膨胀系数；

玻璃化转变温度(Tg)和弹性模量(Elastic Modulus)--玻璃化转变温度和弹性模量直接影响器件的耐热机械冲击的能力，而这两者对性能的影响较为复杂且会相互制约，需要找到平衡点以得到合适性能的产品。