芯片级无铅CSP器件的底部填充材料

芯片级无铅 CSP 器件的底部填充材料
概述：
晶片级器件底部填充作为一种新工艺仍需进一步提高及优化，其工
艺为：在晶片级器件制作过程中，晶圆底部加填充材料，这种填充材料
在芯片成型时一步到位，免掉了外封装工艺，这种封装体积小，工艺简
单，可谓经济实惠。然而，该新型封装器件面临一个严峻的考验，即：
用于无铅焊接工艺。这就意味着：即要保证器件底部填充材料与无铅焊
料的兼容，又要满足无铅高温焊接要求，保证焊接点的可靠性及生产产
量。
近期为无铅 CSP 底部填充研发了几种新型材料，这些填充材料滴涂
到晶圆上，呈透明胶状（半液态）物质，经烘烤，呈透明状固态物质，
这样分割晶圆时可保证晶片外形的完整性，不会出现晶片分层或脆裂。
在这篇文章中，我们探讨一下烘烤对晶圆翘曲度的影响？烘烤是否引发
底部填充材料的脆裂？以及回流过程中底部填充物的流动引起的焊料
拖尾问题？因为底部填充材料即要保证焊料不拖尾，又要保证焊点的可
靠性，及可观察到的焊料爬升角度，同时，底部填充材料的设计必须保
证烘烤阶段材料的流动，固化情况处于可控工艺窗口之内。另外，底部
填充材料与焊接材料的匹配标准在本文中也有讨论。
关键词语：晶片，底部填充，表面贴装技术，倒插芯片，CSP 封装，无
铅，烘烤
背景：
FC 及 CSP 封装器件要求底部填充材料在焊接过程中能够与焊球、
PCB 完美结合，增加焊点的抗疲劳能力。底部填充工艺方便、简单，将
半液态填充材料施加在焊球与器件基板之间的间隙即可。对于节点尺寸
大、I/O 接口多的器件，填充材料的填充高度必须一致，实践证明：底
部填充非常耗时，尤其 FC 封装器件，是大批量生产的瓶颈。
晶片底部填充工艺（WLUF）首先是在大的晶圆上直接施加胶状(半
液态)底部填充材料，然后大的晶圆经烘烤阶段（B-Stage）固化，使其
失去粘性，最后，将大晶圆分割成晶片，切割好的晶片独立包装，即可
发往客户。器件在 SMT 装配过程中，被贴放于 PCB 上回流焊接，器件在
该阶段，焊料经助焊剂挥发作用回流形成焊点，与此同时，底部填充材
料也经过熔融，固化的步骤，对焊点的形成起帮助保护作用。综上所述，
芯片级封装器件生产工艺步骤少，价格便宜。
芯片级封装器件，从晶圆﹑底部填充材料﹑到 PCB 装配结束，底部
填充材料经过：胶状底部填充材料滴涂到大晶圆上→底部填充材料固化