電子封裝,從20世紀(jì)50年代的通孔技術(shù)(THT)、80 年代的表面貼裝技術(shù)(SMT)、90 年代的球柵陣列(BGA)和 21世紀(jì)初的芯片級(jí)封裝(CSP)迅速發(fā)展起來(lái)。因?yàn)榈寡b芯片提供更高的輸入/輸出(I/O)密度、更短的互連、更好的散熱、小尺寸和低輪廓,使得芯片的有源面朝下,并通過(guò)焊點(diǎn)直接與基板互連的倒裝芯片技術(shù),已經(jīng)成為 CSP 最具吸引力的一種封裝方法。盡管倒裝芯片封裝比傳統(tǒng)的引線鍵合有許多優(yōu)點(diǎn),但仍存在諸如散熱難的問題和挑戰(zhàn)。
由于 IC 芯片(硅CTE,約 2.5 ppm/K)和基板(FR-4 CTE,18~24 ppm/K)之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配,會(huì)對(duì)焊點(diǎn)(CTE 22~26 ppm/K)施加大的熱機(jī)械應(yīng)力,導(dǎo)致熱循環(huán)過(guò)程中失效。
1987年,日立公司展示了一種新方法,通過(guò)在芯片與基底之間填充具有良好附著力的可固化樹脂,有效地重新分配了熱應(yīng)力。1996 年,WONG 等首先提出了無(wú)流動(dòng)填充技術(shù),大大提高了底部填充工藝的生產(chǎn)效率。
在隨后的幾年里,模壓填充、晶圓級(jí)填充和其他底部填充工藝也被開發(fā)出來(lái),以滿足倒裝芯片封裝日益增長(zhǎng)的功能要求。試驗(yàn)證明,底部填充膠可以降低關(guān)鍵焊點(diǎn) 10%~25% 的應(yīng)力緩沖能力,極大地提高了器件的可靠性。此外,底部填充膠可以保護(hù)芯片和焊點(diǎn)免受氧氣和水分的腐蝕,以及機(jī)械應(yīng)變,如沖擊、跌落和振動(dòng),進(jìn)一步提高電子元器件的可靠性。
根據(jù)倒裝封裝填充工藝,目前的填充工藝主要分為毛細(xì)管底部填充、無(wú)流動(dòng)底部填充和模壓底部填充工藝。由于毛細(xì)管底部填充工藝簡(jiǎn)單、形成不完全填充和空隙缺陷的概率較低,兼容性更好,在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用,并覆蓋了超過(guò) 60%的底部填充市場(chǎng)。