Underfill Komponenten

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

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

Wo wird Underfilling angewandt? bei: flip chip CSP (chip scale package) BGA und µBGA

Aufgaben des Underfillers Aufnahme der Spannungen zwischen Chip und Substrat die durch mechanische Belastung und unterschiedliche Temperaturkoeffizienten zustanden kommen Verhinderung von Rissen an der Lot-Substrat- und Lot-Chip-Grenzfläche Schmutz- und Feuchtebarriere Verhinderung der Bildung von Zinnwhiskern

Arten von Underfillern Ein- und Zweikomponenten Underfiller one-step und two-step Underfiller reworkable und non-reworkable Underfiller

one-step two-step Underfiller 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

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

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

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

Underfill Prozess Aufbringen des Underfillers an Chip-Kanten mit Zeit-Druck- oder Schneckendosiersystem

Underfill Prozess wenn Spalt vollständig gefüllt: aufbringen einer umlaufenden Linie zur Bildung eines Underfill-Meniskus für gleichmäßigere Spannungsverteilung (nicht zwingend erforderlich)

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

Mikroskopische Fließblasen <200µm

Makroskopische Fließblasen ≥500µm

Fließblasen verhindern genaue Einhaltung der Lager- und Verarbeitungstemperatur sehr genaue Dosierung des Underfillers abfahren bestimmter Dispensmuster je nach Bauteildimensionen

Alternativen zum Underfilling Cornerbonding Edgebonding

Alternativen zum Underfilling „Underfilms“ Materialstreifen die wie Bauteile gesetzt werden bevor der IC bestückt wird durchlaufen den Reflowlötprozess nur von einem Hersteller verfügbar