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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，不可能出现晶片分层或者脆

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？与回流过程中底部填充物的流淌引起的焊

料拖尾问题？由于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务必

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保证烘烤阶段材料的流淌，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。关于节点尺寸

大、I/O接口多的器件，填充材料的填充高度务必一致，实践证明：底

部填充非常耗时，特别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

料也通过熔融，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

填充材料通过：胶状底部填充材料滴涂到大晶圆上→底部填充材料固化

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→晶圆切割→晶片上底部填充材料在PCB回流过程中液化→再固化，具

体实施请看下列步骤：

1.滴涂：要求底部填充材料流淌性好，便于滴涂。

2.烘烤/切割：经烘烤阶段的底部填充材料，不能有空洞，

应为无缺陷的透明填充膜，该填充膜的玻璃转化温度（Tg）务必高

于室温，使其在室温环境下切割时没有粘性，刮刀无粘连。

3.助焊：底部填充材料具有助焊功能，器件在回流过程中，

底部填充材料能够帮助清除焊球﹑焊料﹑PCB表面氧化层，并随焊球

同步延伸，具有同样的张力，同时，填充材料在助焊阶段不能产生

任何挥发物，以保证填充稳固性。

4.回流：回流过程中，底部填充物务必流淌以确保焊接的

形成，同时，覆盖焊点形成保护膜，该保护膜加强焊点与器件基板

连接可靠性。

5.固化：底部填充材料经回流后务必固化，以确保焊点形

成刚性结构，但