Underfill過(guò)程的仿真分析

夏冬

Underfill過(guò)程的仿真分析

夏冬

（江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司 江蘇江陰 214400）

隨著半導(dǎo)體封裝技術(shù)的發(fā)展，裸芯片的凸點(diǎn)pitch越來(lái)越小，這對(duì)倒裝芯片封裝的底部填充技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。本文主要討論型I、L型和U型三種點(diǎn)膠形式，通過(guò)模擬軟件的仿真來(lái)觀察其流動(dòng)的狀況，為underfill工藝的選擇和改善提供參考思路。

凸點(diǎn)；倒裝；點(diǎn)膠；流動(dòng)

隨著半導(dǎo)體封裝技術(shù)的發(fā)展，裸芯片的凸點(diǎn)pitch越來(lái)越小，這對(duì)倒裝芯片（Flip Chip）封裝的底部填充技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。底部填充工藝通過(guò)把底部填充膠水從裸芯片邊緣施加到基板上，利用液體的毛細(xì)作用流入到裸芯片底部，并在一定溫度下固化形成對(duì)封裝的保護(hù)，增加了封裝的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)，更為關(guān)鍵的是在溫度發(fā)生變化時(shí)，部分吸收裸芯片、基板和焊點(diǎn)等不同材料之間CTE[1]的不匹配而產(chǎn)生的應(yīng)力和形變，在一定程度上對(duì)封裝體形成保護(hù)，從而提高了FC封裝的可靠性。

不同的點(diǎn)膠形式會(huì)影響膠的流動(dòng)，不同的流動(dòng)方式會(huì)影響到under fill的效果與質(zhì)量，本文主要討論一型、L型和U型三種點(diǎn)膠形式（見(jiàn)圖1），通過(guò)模流軟件的仿真來(lái)觀察其流動(dòng)的情況，為underfill工藝的選擇與改善提供參考思路。

圖1 點(diǎn)膠形態(tài)

通過(guò)一字型、L型、U型點(diǎn)膠路徑下（見(jiàn)圖2）的流動(dòng)波前分析，可以看出U型的填充時(shí)間最小：2.588s，Ⅰ型填充時(shí)間最長(zhǎng)：3.356s，L型的填充時(shí)間為：2.890s。

圖2 三種點(diǎn)膠路徑的設(shè)定

由于芯片下方存有solder bump，填充膠在流動(dòng)過(guò)程中流經(jīng)solder bump時(shí)由于阻力作用，導(dǎo)致填充膠在芯片下方流動(dòng)時(shí)，solder bump密集的地方要比solder bump稀疏或沒(méi)有solder bump的地方流動(dòng)要慢，這樣易導(dǎo)致填充膠填充過(guò)程中填充不完全，出現(xiàn)空洞的現(xiàn)象，以一字型填充方式為例，如圖3所示。

圖3 underfill空洞形成示意圖

結(jié)論：

若填充膠轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率較快或點(diǎn)膠路徑選擇不當(dāng)均易導(dǎo)致填充膠填充不完全，出現(xiàn)空洞現(xiàn)象。利用模流仿真軟件，可以事先對(duì)該工藝進(jìn)行填充模擬，從而選擇合適的填充膠、合適的填充路徑，減少生產(chǎn)工藝中的缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。

[1]唐忠民，宋震熙.注塑模流分析技術(shù)現(xiàn)狀與Moldex3D軟件應(yīng)用[J].CAD/CAM 與制造業(yè)信息化，2003（1）：57～59.

The simulation analysis of underfill process

DongXia
（ChangJiang ElEC.TECH.Jiangyin Jiangsu 214400）

With the development of semiconductor packaging technology,naked chip bumping pitch is more smaller and smaller,the flip chip packages at the bottom of the filling technology put forward the big challenge.I type,L type and U type three kinds of dispensing form were discussed in this paper,through the simulation of the flow conditions,provide a reference for underfill technology selection and improving.

bumping；flip chip；dispensing；flow

TN945.13

A

1004-7344（2016）31-0271-01

2016-10-19