一种底部填充胶的填充方法与流程

本发明属于半导体封装
技术领域：
，具体涉及一种底部填充胶的填充方法。
背景技术：
：随着电子信息产业基础的电子元器件产业的快速发展，电子产品的微小型化与高度集成化成为发展趋势。伴随电子产品的小型化、便携化、功能多样化的发展趋势，电子产品中芯片封装的封装间距也变得越来越小，由于较小的焊接高度，机械应力引起的剪切力使得芯片封装极易断裂；同时芯片与基板、基板与基板之间的热膨胀系数不一致，在芯片工作时会引起焊点脱落或断裂，严重影响了芯片的可靠性。倒装芯片封装技术是把芯片通过焊球直接连接在有机基板上，同时还需要底部填充胶(underfill，中文又称底填胶、下填料、底部填充剂、底填剂、底填料、底充胶)填充在芯片与基板之间由焊球连接形成的间隙，将芯片、焊球凸点和基板紧紧的黏附在一起，即底部填充技术。该技术不仅可以降低芯片与基板之间因热膨胀系数差异所造成的应力冲击，提高了焊点的热疲劳寿命，对提高电子封装的可靠性有不可忽视的作用。传统的底部填充工艺，将底部填充胶沿芯片边缘注入，借助于液体的毛细作用，底部填充胶会被吸入并向芯片基板的中心流动，填满后加热固化。但是在底部填充胶填充到芯片和有机基板之间的狭缝的过程中，填充胶在芯片下的流速一直被认为是底部填充工艺中批量生产的瓶颈，且流动过程会直接影响到封装的可靠性。因此，如何提高底部填充胶的流动性对电子器件封装的可靠性具有重要的理论和生产意义。技术实现要素：因此，本发明要解决的技术问题在于提高底部填充胶的填充速率慢、填充时间较长等缺陷，从而提供了一种底部填充胶的填充方法。为此，本发明提供了以下技术方案。本发明提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶；在填充过程中，外加磁场带动磁性材料并进而带动所述复合填充胶完成填充过程。进一步地，在填充过程中，所述外加磁场由设置于待填充器件至少一侧的磁铁提供。所述磁铁在所述待填充器件的预填充区域对应的范围内运动。所述磁铁在所述待填充器件的预填充区域对应的范围内作圆周运动、离心运动、向心运动和循环往复运动中的至少一种。所述待填充器件为电子封装器件。所述底部填充胶的填充方法，包括，将复合填充胶置于所述电子封装器件的芯片和/或母板的一侧或多侧，并预热；复合填充胶流动至芯片和/或母板的另一侧，对基板与芯片和/或基板与母板间的缝隙进行填充；其中，在所述复合填充胶流动过程中，在所述电子封装器件的基板和/或母板对应所述预填充区域的位置设置磁铁，并使所述磁铁在对应所述预填充区域的范围内运动。进一步地，复合填充胶对基板与芯片和/或基板与母板间的缝隙进行填充后，经加热固化后形成填充的电子封装器件；所述加热的温度为30-400℃。所述磁铁的运动速率为1μm/s-1m/s。所述磁性材料为铁磁材料、亚铁磁材料、软磁材料和硬磁材料中的至少一种。所述底部填充胶包括树脂；以所述底部填充胶的质量计，所述树脂的含量为5-100wt％，但不为100wt％。所述底部填充胶还包括二氧化硅或氧化铝；以所述底部填充胶的质量计，所述二氧化硅或氧化铝的含量为0-95wt％。磁铁可以是电磁铁，也可以是永久性磁铁；磁铁可以带动一个电子封装器件的底部填充，也可以带动多个电子封装器件的底部填充。本发明技术方案，具有如下优点：1.本发明提供的底部填充胶的填充方法，包括向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶；在填充过程中，外加磁场带动磁性材料并进而带动所述复合填充胶完成填充过程；该方法通过外加磁场带动磁性材料，能够给予底部填充胶持续的吸引力，使底部填充胶的运动速度大大增加，减少了大尺寸芯片不完全填充的问题，大大缩短了填充时间，提高了生产效率。2.本发明提供的底部填充胶的填充方法，通过外加磁铁提供磁场力，在实际操作中简便易行，降低了成本；通过控制磁铁在待填充器件的预填充区域对应的范围内做循环运动，能够加快磁性材料和底部填充胶运动，使底部填充胶和磁性材料能够对微小空隙完全填充，磁铁做循环运动有助于提高底部填充胶的填充均匀性；同时还降低了基板与芯片和/或基板与母板间因热膨胀系数差异大所造成的应力冲击，提高了电子封装器件的可靠性、结构强度和抗跌落性能；且磁性材料具有较好的热导率，可以提高底部填充胶的导热性能，进而提高了器件的散热性能，有助于提高电子封装器件的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例1中底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图；图2是本发明实施例2底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图和磁铁运动轨迹图；其中，a是底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图，b是磁铁运动轨迹图；图3是本发明实施例3和实施例4底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图和磁铁运动轨迹图；其中，a是底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图，b是磁铁运动轨迹图；图4是本发明实施例5底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图和磁铁运动轨迹图；其中，a是底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图，b是磁铁运动轨迹图；图5是本发明对比例1中底部填充胶填充前的电子封装器件结构示意图；附图标记：1-芯片，2-焊球，3-导热材料，4-磁铁，5-基板，6-母板。具体实施方式提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。在以下实施例和对比例中，电子封装器件中基板、芯片和母板的尺寸参数相同，分别为，基板的尺寸：30mm×30mm；芯片的尺寸：10mm×10mm；母板的尺寸：100×100mm。实施例1本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于芯片1的一侧，复合填充胶对基板和芯片间的缝隙进行填充；在填充过程中，在电子封装器件基板5下方、芯片的同侧放置磁铁4，磁铁在被填充缝隙对应的区域内做循环运动，轨迹见图1，磁铁的运动速率为0.5m/s，磁铁带动磁性材料运动，进而带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与芯片间的缝隙进行填充，完成填充过程；在30℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括双酚a型环氧树脂和磁性材料fe2o3，fe2o3的粒径为50μm，双酚a型环氧树脂与fe2o3的质量比为6:4，基板与芯片间通过焊球2连接，本实施例采用的是电磁铁。实施例2本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于芯片1的一侧，复合填充胶对基板和芯片间的缝隙进行填充；在填充过程中，在电子封装器件基板5下方、芯片的同侧放置磁铁4，磁铁在被填充的缝隙对应的区域内做循环圆周运动，磁铁的运动轨迹见图2中b所示，磁铁的旋转运动速率为10μm/s，以基板长度30mm为圆周运动的直径，磁铁带动磁性材料运动，进而带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与芯片间的缝隙进行填充，完成填充过程；在100℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括双酚a型环氧树脂和磁性材料cofe2o4，双酚a型环氧树脂和cofe2o4的质量比为1:1，基板与芯片间通过焊球2连接，本实施例采用的是永久性磁铁。实施例3本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于芯片1的一侧，复合填充胶对基板和芯片间的缝隙进行填充；在填充过程中，在电子封装器件基板5下方、芯片的同侧放置磁铁4，磁铁在被填充的缝隙对应的区域内做圆周运动和离心运动，轨迹见图3中b所示，磁铁圆周运动的速率为13μm/s，离心运动的速率为3μm/s，磁铁在基板的中心位置开始做离心运动和圆周运动，当磁铁离心运动至基板边缘后停止离心运动，但是继续做圆周运动直至复合填充胶完全填充。磁铁带动磁性材料运动，进而带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与芯片间的缝隙进行填充，完成填充过程；在120℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂、磁性材料镍和二氧化硅，四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂、镍和二氧化硅的质量比为8:1:1，基板与芯片间通过焊球2连接。本实施例中的镍是采用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对其表面处理后使用，基板与母板间通过焊球连接，本实施例采用的是电磁铁。实施例4本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于芯片1的一侧，复合填充胶对基板和芯片间的缝隙进行填充；在填充过程中，在电子封装器件基板5下方、芯片的同侧放置磁铁4，磁铁在被填充的缝隙对应的区域内做圆周运动和离心运动，轨迹见图3中b所示，磁铁圆周运动的速率为13μm/s，离心运动的速率为3μm/s，磁铁在基板的中心位置开始做离心运动和圆周运动，磁铁离心运动至基板边缘后停止离心运动，然后关闭电源，电磁铁消失磁性，磁铁再回到圆心位置，打开电源，恢复磁性，再做离心运动。磁铁带动磁性材料运动，进而带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与芯片间的缝隙进行填充，完成填充过程；在120℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂、磁性材料镍和二氧化硅，四酚基乙烷四缩水甘油醚环氧树脂、镍和二氧化硅的质量比为8:1:1，基板与芯片间通过焊球2连接。本实施例中的镍是采用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对其表面处理后使用，基板与母板间通过焊球连接，本实施例采用的是电磁铁。实施例5本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于母板6的一侧，对基板和母板间的缝隙进行填充；在填充过程中，在电子封装器件的基板5下方、母板的两侧放置三块磁铁4，三块磁铁在被填充缝隙对应的区域范围内分别做循环圆周运动，一块磁铁圆周运动的直径分别为基板的长度30mm，剩余的两块磁铁圆周运动的直径均为基板长度的1/2，15mm，磁铁放置位置和运动轨迹见图4中a和b，磁铁带动磁性材料运动，进而带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与母板间的缝隙进行填充，完成填充过程；在180℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括双酚a型环氧树脂和磁性材料cofe2o4，双酚a型环氧树脂和cofe2o4的质量比为1:1，基板与芯片间通过焊球2连接，本实施例采用的是电磁铁。对比例1本实施例提供了一种底部填充胶的填充方法，包括，向底部填充胶中加入磁性材料，形成复合填充胶3，将其放置于芯片1的一侧；在填充过程中，在电子封装器件的基板5下方、芯片的另一侧侧放置磁铁4，磁铁不做任何运动，见图5，在磁力和毛细效果下带动复合填充胶流动至芯片的另一侧，对基板与芯片间的缝隙进行填充，完成填充过程；在30℃下，加热固化后形成填充的电子封装器件；其中，复合填充胶包括双酚a型环氧树脂和磁性材料fe2o3，fe2o3的粒径为50μm，双酚a型环氧树脂与fe2o3的质量比为6:4，基板与芯片间通过焊球2连接，本实施例采用的是电磁铁。试验例本试验例提供了实施例1-5和对比例1中底填后的电子封装器件性能的测试方法及结果，见表1，表1实施例1-5和对比例1底填后的电子封装器件的性能测试结果示例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1完全填充时间(s)2322215从表1中可知，实施例1-5中的电子封装器件的完全填充时间在3s内，明显优于对比例1中的填充时间，且实施例1-5得到的电子封装器件没有明显空隙或空洞，说明该方法能够使底部填充胶和磁性材料能够对微小空隙完全填充。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页1 2 3