导热环氧树脂基底部填充材料的研究进展

底部填充胶（Underfill）作为一种重要的集成电路封装电子胶粘剂，在先进封装如 2.5D、3D 封装中，用于缓解芯片封装中不同材料之间热膨胀系数不匹配带来的应力集中问题

电子封装，从20世纪50年代的通孔技术（THT）、80 年代的表面贴装技术（SMT）、90 年代的球栅阵列（BGA）和 21世纪初的芯片级封装（CSP）迅速发展起来。因为倒装芯片提供更高的输入/输出（I/O）密度、更短的互连、更好的散热、小尺寸和低轮廓，使得芯片的有源面朝下，并通过焊点直接与基板互连的倒装芯片技术，已经成为 CSP 最具吸引力的一种封装方法。尽管倒装芯片封装比传统的引线键合有许多优点，但仍存在诸如散热难的问题和挑战。

由于 IC 芯片（硅CTE，约 2.5 ppm/K）和基板（FR-4 CTE，18~24 ppm/K）之间的热膨胀系数（CTE）不匹配，会对焊点（CTE 22~26 ppm/K）施加大的热机械应力，导致热循环过程中失效。

1987年，日立公司展示了一种新方法，通过在芯片与基底之间填充具有良好附着力的可固化树脂，有效地重新分配了热应力。1996 年，WONG 等首先提出了无流动填充技术，大大提高了底部填充工艺的生产效率。

在随后的几年里，模压填充、晶圆级填充和其他底部填充工艺也被开发出来，以满足倒装芯片封装日益增长的功能要求。试验证明，底部填充胶可以降低关键焊点 10%~25% 的应力缓冲能力，极大地提高了器件的可靠性。此外，底部填充胶可以保护芯片和焊点免受氧气和水分的腐蚀，以及机械应变，如冲击、跌落和振动，进一步提高电子元器件的可靠性。

根据倒装封装填充工艺，目前的填充工艺主要分为毛细管底部填充、无流动底部填充和模压底部填充工艺。由于毛细管底部填充工艺简单、形成不完全填充和空隙缺陷的概率较低，兼容性更好，在实际应用中得到广泛应用，并覆盖了超过 60%的底部填充市场。

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