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　　隨著電路的密度增加和產(chǎn)品形式因素的消除，電子工業(yè)已出現(xiàn)許許多多的新方法，將芯片級(chip-level)的設(shè)計更緊密地與板級(board-level)裝配結(jié)合在一起。在某種程度上，諸如倒裝芯片(flip chip)和芯片級包裝(csp, chip scale package)等技術(shù)的出現(xiàn)事實上已經(jīng)模糊了半導(dǎo)體芯片(semiconduct die)、芯片包裝方法與印刷電路板(pcb)裝配級工藝之間的傳統(tǒng)劃分界線。雖然這些新的高密度的芯片級裝配技術(shù)的優(yōu)勢是非常重要的，但是隨著更小的尺寸使得元件、連接和包裝對物理和溫度的應(yīng)力更敏感，選擇最好的技術(shù)配制和達(dá)到連續(xù)可靠的生產(chǎn)效果變得越來越困難。
　　 改善可靠性的關(guān)鍵技術(shù)之一就是在芯片與基板之間填充材料，以幫助分散來自溫度變化和物理沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力。不幸的是，還沒有清晰的指引來說明什么時侯應(yīng)使用充膠和怎樣最好地采用充膠方法滿足特殊的生產(chǎn)要求。本文將探討有關(guān)這些問題的一些最近的想法。 為什么充膠？ 考慮使用底部灌充密封膠的最初的想法是要減少硅芯片(silicon die)與其貼附的下面基板之間的總體溫度膨脹特性不匹配所造成的沖擊。對傳統(tǒng)的芯片包裝，這些應(yīng)力通常被引線的自然柔性所吸收。可是，對于直接附著方法，如錫球陣列，焊錫點本身代表結(jié)構(gòu)內(nèi)的最薄弱點，因此最容易發(fā)生應(yīng)力失效。不幸的是，它們也是最關(guān)鍵的，因為在任何連接點上的失效都將毀滅電路的功能。通過緊密地附著于芯片，焊錫球和基板，填充的材料分散來自溫度膨脹系數(shù)(cte, coefficient of thermal expansion)不匹配和對整個芯片區(qū)域的機械沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力充膠的第二個好處是防止潮濕和其它形式的污染。負(fù)面上，充膠的使用增加了制造運行的成本，并使返修困難。由于這一點，許多制造商在回流之后、充膠之前進(jìn)行快速的功能測試。

　　 決定何時充膠 因為存在不下五十種不同的csp設(shè)計1，加上無數(shù)的變量與涉及連接設(shè)計的操作條件，所以很難提供一個確切的規(guī)則決定何時使用充膠。可是，在設(shè)計pcb時有許多關(guān)鍵因素應(yīng)該考慮進(jìn)去。一些重要因素包括： 芯片與基板之間溫度膨脹系數(shù)(cte)的不同。硅的cte為2.4 ppm；典型的pcb材料的cte為16 ppm。陶瓷材料可以按匹配的cte來設(shè)計，但95%的礬土陶瓷的cte為6.3 ppm。充膠在基于pcb的包裝上需要較大，雖然在陶瓷基板上也顯示充膠后的可靠性增加。一個替代方法是使用插入結(jié)構(gòu)的基板，如高cte的陶瓷或柔性材料，作為芯片與主基板之間的吸振材料，它可減輕pcb與硅芯片之間的cte差別。 芯片(die)尺寸。通常，芯片面積越大，應(yīng)力誘發(fā)的問題越多。例如，一項研究表明，當(dāng)芯片尺寸由6.4增加到9.5mm時，連接所能忍受的從-40 ~
125deg;c的溫度周期的數(shù)量由1500次減少到900次2。 錫球尺寸與布局在充膠評估上扮演重要角色，因為較大的球尺寸，如那些csp通常采用的300mu;的直徑，更牢固、可比那些倒裝芯片(flip chip)所采用的75mu;直徑更好地經(jīng)受應(yīng)力。假設(shè)csp與倒裝芯片的一個兩元焊接點的相對剪切應(yīng)力是相似的，那么csp焊接點所經(jīng)受的應(yīng)力大約為倒裝芯片的四分之一。因此，csp的設(shè)計者認(rèn)為焊錫球結(jié)構(gòu)本身可以經(jīng)得起基板與芯片溫度膨脹所產(chǎn)生的機械應(yīng)力。

　　 滴膠的挑戰(zhàn)一旦作出決定使用充膠方法，就必須考慮到一系列的挑戰(zhàn)，希盟點膠機以有效的實施工藝過程，取得連續(xù)可靠的結(jié)果，同時維持所要求的生產(chǎn)量水平。這些關(guān)鍵關(guān)鍵問題包括：得到完整的和無空洞的(void-free)芯片底部膠流 在緊密包裝的芯片周圍分配膠 避免污染其它元件 通過射頻(rf)外殼或護(hù)罩的開口滴膠 控制助焊劑殘留物。取得完整和無空洞的膠流　因為填充材料必須通過毛細(xì)管作用(capillary action)吸入芯片底部，所以關(guān)鍵是要把針嘴足夠靠近芯片的位置，開始膠的流動。必須小心避免觸碰到芯片或污染芯片(die)的背面。一個推薦的原則是將針嘴開始點的定位在針嘴外徑的一半加上0.007quot;的x-y位移上，z的高度為基板上芯片(chip)高度的80%。在整個滴膠過程中，也要求精度控制以維持膠的流動，而避免損傷和污染芯片(die)。為了最佳的產(chǎn)量，經(jīng)常希望一次過地在芯片多個邊同時滴膠。可是，相反方向的膠的流動波峰(wave front)以銳角相遇可能產(chǎn)生空洞。應(yīng)該設(shè)計滴膠方式，產(chǎn)生只以鈍角聚合的波峰。芯片數(shù)量和鄰近關(guān)系當(dāng)設(shè)計一個板上有緊密包裝的芯片(die)需要底部充膠時，板的設(shè)計者需要留下足夠的空間給滴膠針嘴。圖一所示的位置一，兩個芯片共用一個滴膠路線是一個可接受的滴膠方法。與芯片邊緣平行的無源元件將有擋住的作用，如圖一位置二。與芯片邊緣成90deg;位置的元件可能會把膠液從要填充的元件吸引開。無源元件周圍的填充材料沒有發(fā)現(xiàn)壞的作用。點膠機來自鄰近芯片或無源元件的交叉的毛細(xì)管作用，會將填充材料從目的元件吸引開，可能造成csp或倒裝芯片底下的空洞。

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