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Underfill Komponenten
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Gliederung Was ist Underfilling? Wo wird Underfilling angewandt? Aufgaben des Underfillers Arten von Underfillern
one-step und two-step Underfiller reworkable und non-reworkable Underfiller
chemische Zusammensetzung Temperaturen beim Underfilling Underfill Prozess Probleme beim Underfilling Alternativen zum Underfilling
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Was ist Underfilling?
unter Underfilling wird das Auffüllen des Zwischenraumes zwischen IC und Substrat verstanden
das Underfill-Material basiert überwiegend auf temperaturbeständigen und partiell elastischen Kunstharzen
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Wo wird Underfilling angewandt?
bei: flip chip CSP (chip scale package) BGA und µBGA
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Aufgaben des UnderfillersAufnahme der Spannungen zwischen Chip und Substrat die durch mechanische Belastung und unterschiedliche Temperaturkoeffizienten zustanden kommenVerhinderung von Rissen an der Lot-Substrat- und Lot-Chip-Grenzfläche
Schmutz- und Feuchtebarriere
Verhinderung der Bildung von Zinnwhiskern
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Arten von Underfillern
Ein- und Zweikomponenten Underfiller
one-step und two-step Underfiller
reworkable und non-reworkable Underfiller
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one-step two-stepUnderfiller Underfiller
werden nach aufbringen der Lotpaste und vor aufbringen des ICs aufgebracht
durchlaufen den normalen Reflowlötprozess
auch „No-Flow-Underfill“ teilweise mit
Eigenschaften die Flussmittel ersetzen
werden nach dem verlöten der Bauteile aufgebracht
seperater Aushärtungsprozess notwendig
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reworkable/non-reworkable
nicht jeder Underfiller ist für ein Reworking konzipiert
für Reworking geeignete Underfiller lassen sich auf thermischem oder chemischem Wege entfernen
das Entfernen von Bauelementen auf non-reworkable Underfiller führt oft zur Schädigung des PCB
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chemische Zusammensetzung von Underfillern
Basis: zumeist Epoxid- oder Polyesterharze
Füllstoffe: SiO2, Al2O3, CaCO3 zur Anpassung des Elastizitätskoeffizient und Wärmeausdehnungskoeffizienten
Weichmacher zur Beeinflussung der Viskosität
Härter und Härtungsverzögerer zur Beeinflussung des Aushärtungsprozesses
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Temperaturen beim Underfilling
Lagerung des Underfillers bei -40...+10°C Verarbeitung
teilweise bei Raumtemperatur teilweise bei höheren Temperaturen: 50...70°C
Temperierung von PCB, IC, Underfiller und Dosiernadel um niedrige Viskosität zu gewährleisten
Aushärtung bei Temperaturen von 100...160°C bei two-step Underfillern
wenige Produkte härten auch bei Raumtemperatur aus
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Underfill Prozess
Aufbringen des Underfillers an Chip-Kanten mit Zeit-Druck- oder Schneckendosiersystem
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Underfill Prozesswenn Spalt vollständig gefüllt: aufbringen einer umlaufenden Linie zur Bildung eines Underfill-Meniskus für gleichmäßigere Spannungsverteilung (nicht zwingend erforderlich)
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Probleme beim Underfilling
es können Fließblasen entstehen
während des Füllvorgangs
durch Ausgasen flüchtiger Bestandteile aus dem Underfiller
Gasentwicklung bei der Reaktion des Underfillers mit anderen Stoffen (z.B. Flussmittelrückstände)
austreten gelöster Feuchte aus dem Leiterplattensubstrat durch die erhöhte Temperatur beim Aushärten
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Mikroskopische Fließblasen <200µm
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Makroskopische Fließblasen ≥500µm
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Fließblasen verhindern
genaue Einhaltung der Lager- und Verarbeitungstemperatur
sehr genaue Dosierung des Underfillers abfahren bestimmter Dispensmuster je nach
Bauteildimensionen
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Alternativen zum Underfilling
Cornerbonding Edgebonding
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Alternativen zum Underfilling
„Underfilms“ Materialstreifen die wie Bauteile gesetzt werden
bevor der IC bestückt wird durchlaufen den Reflowlötprozess
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