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底部填充胶的选择更具创造性
只要采用倒装芯片技术，底部填充胶是必不可少的。
作者：John Baliga, Semiconductor International特约编辑 — 半导体国际 – 中国半导体制造业的技术权威网站
不断减少芯片厚度和支座高度，从而使研究与底部填充胶有关的新工艺所面临的挑战更严峻。在去年的电子元器件和技术会议 (ECTC)）上提出了采用预涂覆底部填充胶的几个独创的方法。
底部填充胶工艺的最大问题是产量低。在芯片边缘分配材料，并等待它渗入芯片的底下很耗时。因为该工艺已被确认所以人们一直在使用它，但仍存在一些与预涂覆和无流体工艺有关的问题。在一些叠层芯片应用中，叠层通过一些电测试之后，在芯片之间采用底部填充胶，这样如果有必要，叠层可以很方便地返工。即使最近分配和注射技术有了进展，但预涂覆技术仍具有产量上的优势。
在无流体工艺中，接触之前在面板上涂覆底部填充胶，普遍存在的问题包括芯片浮动和填料困难。通常芯片被简单地放置到位，然后加热。有时芯片能移动，而且填料微粒能在焊球和它相应的垫片之间被捕获。除了非常小的芯片应用外，都需要用填料微粒调整底部填充胶材料的特性。
STATS ChipPAC的研究人员提出了“热电极辅助”工艺，其中芯片在被放置到基板前被加热。他们认为被加热的芯片和焊球凸点有助于从焊接的位置去除填料微粒，并在焊球和垫片之间形成一个临时的金属焊点。这种焊点足够强，能保持焊球与垫片之间的接触直到完成全部的焊接。
预涂覆和无流体工艺的一个问题是被面板或基板吸收的湿气和挥发物在焊接过程中不能除气和逸出。尽管有些步骤可以减少吸收的湿气，但是利用每个机会来消除湿气是很有用。
Emerson & Cumming的研究人员已经开发一种在回流过程中膨胀的预涂覆底部填充胶(图1)。应用在芯片的局部厚度上，当加热到回流温度时膨胀成泡沫。采用合适的温度梯度，在泡沫填充芯片和面板之间的空间之前，面板中吸收的挥发物逸出。坠落测试表明泡沫作用像软垫。寿命测试仍在进行之中。
通常不采用底部填充胶的极限情况是可靠性良好，但是不足够好。底部填充胶有助于把整个芯片和它的全部管脚区域的应力分散，但加固焊球有时也能将提供必要的可靠性。这是一些晶圆级封装技术中使用聚合物环的想法。
Dell的研究人员提出了为整个焊料球提供支持的焊球涂敷工艺，包括球和垫片之间的界面（图2）。回流之后和焊接之前，芯片浸没在底部填充胶材料中，涂覆了焊球。在焊接过程中，材料固化提供了必要的支持，在芯片和板之间留出大部分空间。该工艺有望成为快速、廉价工艺。由于底部填充胶材料和板之间接触即便是有也很少，就完全避免面板中的湿气引起的许多脱层问题。
另一个挑战是：随着支座高度和芯片厚度的减小，得到最佳的圆角形状更困难、也更重要。凸状圆角能引起和底部填充胶要解决的一样多的问题。圆角必定鼓起芯片的边缘，但是不能超过边缘，而且它必须是凹的。采用更少的材料和更薄的芯片获得这样的形状是非常困难的。底部填充胶起泡和涂敷焊球都避免了圆角的难题。
有时达到指定封装方法的极限时，更简便、更有效的方法是解决主要问题避免其它问题。这似乎在底部填充胶工艺中会发生，而且在流程中其它工艺中也会发生。类似的简单改进表明了封装和互连越来越大的重要性。
