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837263

底部填充技术(UNDERFILL)

底部填充技术(UNDERFILL)上世纪七十年代源于IBM,现已是电子制造重要组成工艺。该工艺初期仅用于陶瓷基板,待工业界转向有机(叠层)基板后,该技术才大规模应用。随电子产品向微型化、薄型化、高性能化发展,IC 封装亦趋微型化与高度集成化。底部填充UNDERFILL工艺可分散芯片应力、提升产品质量与可靠性,已成为集成电路电子封装中的关键一环。对 CSP、BGA、POP 等,可大幅提高抗冲击能力;对 FLIP CHIP,能缓解热膨胀系数(CTE)差异引发的热应力,避免焊球失效。Under Fill 点胶工艺广泛用于消费类电子,如手机、穿戴设备、TWS 及汽车电子相关的 IGBT 或 SIC。

然而,底部填充过程中潜藏的空洞、气泡、胶水未填满、界面剥离等缺陷,如同 “隐形炸弹”,轻则导致芯片应力分散失效,重则引发焊球开裂、产品报废 超声扫描显微镜扫描成像技术,正是破解这些隐患的 “质量透视眼”。

Hiwave S600超声扫描显微镜

底部填充剂可以为汽车、工业和移动应用中的MEMS和传感器模块等电子元器件提供机械稳定性和保护。汽车电子如MEMS或传感器封装的底部填充,需长期承受复杂环境的高低温循环、振动冲击,且内部焊点密集、胶水填充空间狭小,且电子模块内部为多层封装、焊接、键合等工艺结构。对检测技术提出 “高精度 + 抗干扰” 双重要求,目前市面上常用x-ray射线与超声CSAM为集成电路UNDERFILL工艺后的浇水填充质量检测方式。

X-ray 技术:面对先进封装中与胶水密度接近的环氧基板,难以清晰区分 “胶水未填满” 与 “基板纹理”,易将局部填充不足误判为正常结构;且对胶水与半导体芯片间的 “微剥离”(宽度≤20μm),因缺乏明显密度差,几乎无法识别,而这类微剥离在高低温循环中会快速扩大,导致焊球受力断裂,引发模块失效.

X-ray检测图像
C-SAM超声扫描成像技术:凭借声阻抗差异成像特性,可精准捕捉胶水与基板、芯片的界面状态,即使是50um小的微剥离也能清晰成像;针对功率半导体中常见的 “胶水气泡”(直径 30μm),能通过声波反射差异准确定位,避免气泡在高温下膨胀导致的胶水开裂,而 X-ray 对这类低密度气泡的检测较为困难。

超声C-SAM检测图像
超声扫描显微镜可对同一颗半导体模块进行 “测试前 - 测试后” 的无损复测,通过对比两次成像数据,精准分析高低温循环后底部填充的缺陷变化(如微剥离扩大尺寸、新气泡产生),为可靠性验证提供直接数据支撑,无需破坏样品。
随着国产超声 SAM 设备在核心部件与算法上的自主可控,将推动先进封装检测成本进一步降低,助力半导体产业链自主化升级。

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