1引言
下填充，就是在倒装焊接装片的芯片下面，或在焊球(或焊柱)组装安装器件的管壳下面填充粘接剂，用以把芯片与封装外壳基板、或封装外壳基板与组装的印制板粘接起来，从而使它们之间由于热膨胀失配产生的集中在芯片与封装外壳、或封装外壳基片与组装印制板间焊料连接点的热应力均匀地分散在整个芯片或封装外壳基板下面的填充料和焊料连接点中。于是，芯片与封装外壳基片间或封装外壳基片与组装的印制板间互连焊接点的热应力降低了，从而使互连焊接点的可靠性得到了提高。
下填充技术广泛用于摄象机、数码照相机、蜂窝电话等一类手持式移动
电子产品的倒装片封装，倒装片组装(芯片直接粘附)、各类焊球阵列和CSP的组装中。它的应用范围还在增加。并且，需要下填充电路的封装或组装形式和数量增加迅速。同时，工业上对下填充技术的要求也越来越高：速度要快、尺寸要小、可靠性要高等。为了满足这些要求，需要不断推出新的下填充技术。近推出的喷射下填充分配技术就是一种新的下填充技术。它可以超出芯片或封装外壳边缘的下填充料尺寸减小到150μm以下，这是针状分配下填充方式实现不了的，而分配速度可增加几倍。
2喷射下填充的工艺过程
喷射下填充的工艺过程与以往的液体下填充工艺过程是完全相同的，它包括：预处理、上料操作、加热、对位、下填充材料分配、材料的流动、分配密封环或镶边(如果需要)。
2．1预处理
为了使下填充更好、更可靠，就一定要使它的衬底是无潮汽的。因此，在下填充之前，必须要对下填充零件进行充分的烘烤。基片上的潮气会在下填充料中引起空洞，甚至夹层。
2．2上料操作
分配式下填充的上料方式有两种：①对于封装下填充，是将零件放在Auer或JEDEC标准托盘中，再把它们放在传送带上；②板极组装通常不使用传送带，而是采用与SMT相同的传送方式传送。
2．3加热
在进行下填充时，需要对下填充的零件加热，以使芯片下面或封装外壳基片下面的填充料的毛细管作用加快。因为，液体的毛细管作用的分子力会随着温度的升高而增大。但在下填充时，应选择合适的温度。温度低，下填充料在填充零件下面的流动速度慢，加工的时间增长；温度高，下填充料在零件下面的流动速度加快，从而可提高生产效率。但温度也不能太高。如果太高，在零件下面的填充料的流动还未完成时就有可能已开始固化，结果会妨碍材料的流动。因此，下填充时，应选择的填充温度。下填充的温度与许多的因素有关，包括：芯片尺寸、焊接点的形状、焊接点的密度、填充间隙高度、衬底材料和下填充料。也许，下填充料是这些因素中重要的因素。为了获得的加热温度，以保证有高的生产效率，就需要进行试验。
2．3．1 下填充工艺的加热方式
在下填充工艺中，对零件的加热方式有多种：接触加热、对流加热、红外加热或几种加热方式结合起来使用。
(1)接触加热
在接触加热中，零件直接在加热台上加热，零件与加热器接触。这种加热方式简单、一致性好，并且常用。因此这种加热方式是通用的。加热温度用温度控制仪控制。加热台与设定温度的温度差很容易测量和进行补偿。
(2)对流加热
应用热空气对流对下填充零件加热。下填充零件的实际温度可用温度测量仪测量，它的温度与设定温度的差通过改变热空气的温度来补偿。
对流加热
下填充零件与加热器不接触，这是和接触加热不同的地方，也是对流加热法的优点之一。但对流加热时，空气的流动会产生静电，在使用时要引起注意。
(3)红外(IR)加热
用红外线对下填充的零件加热。使用红外加热与对流空气加热一样，加热器与下填充零件不接触。在加热中，零件上的温度可用红外
传感器反馈到温度控制仪，温度控制仪对零件的加热进行控制。为了得到零件的准确温度，可以将
红外传感器固定在被加热的位置。另外，零件上的温度也可以用红外温度测量仪直接测量得到。根据测量结果对零件的加热温度进行控制。
2．3．2 提高加热速率的方法
工业化生产中，缩短生产线上单个产品的加工时间对于提高生产效率是很重要的。在下填充工艺中，提高加热速率对提高下填充的单位时间的产量是很重要的。因此，在生产中为了提高单位时间下填充产品的数量，需要提高对下填充零件加热的速率。然而，如果加热速率太大，可能会在非下填充零件中产生过大的热应力，这就限制了对零件的加热速率。为了避免出现这种情况，可采用如下一些方法：
(1) 使用预热台。
在将零件送到下填充分配台上以前，用预热台对零件进行预热，使零件的温度与下填充分配需要的温度差变小，从而可缩短零件在分配台上加热的时间。
(2) 增加同时送上分配台上零件的数量。
因为这些零件是同时被预热和加热的，单位时间被加热的零件数量就增加了。
(3) 使用一种可以对零件从上面和下面同时加热的方法对零件进行加热。
这样就减小了零件上面和下面的热失配产生的应力，从而可允许更高的加热速率。
上述这些方法还可以结合起来使用。
另外，为了更进一步提高下填充工艺单位时间的产量，还可以增设第三加热台。在下填充料分配完成后，就将零件送到第三加热台上，让下填充料充分流动直到毛细管作用完成为止，而不是在下填充完成后在分配台上等待材料完成流动。于是就缩短了零件在分配台上的停留时间。但这种方法不适用于对下填充零件周边需要加"密封环"或镶边的下填充料分配。
2．4下填充对位
在自动下填充工艺中，必须要确定下填充封装电路或芯片在三维空间中的位置。水平位置和方向位置常常使用自动视觉系统来进行。对于芯片，可以用整个芯片来对位；对于封装电路，可以用电路的角部或一条边来对位。在自动下填充中，图象识别系统识别下填充电路或芯片的位置，控制系统根据识别到的位置并计算，分配系统按照计算结果控制分配图形。在自动下填充工艺中，采用数字图象识别系统可以显著地改进生产能力。对于使用视觉对位系统的问题是在芯片的颜色改变和表面光洁度变化时图象识别系统的灵敏度。因为从不同圆片上取下的芯片或从同一圆片上取下的不同芯片、不同封装的电路表面都会有一些光学变化，从而会影响图像识别的速度。下填充专用设备供应商应该很好地解决这类问题。
芯片或封装电路的高度对位可以采用机械对位或用激
光传感器对位。这两种方法都能很好工作。使用激光传感器法的成本要高一些，它们没有物理接触，在速度方面也有优势。但采用激光对位，光学反光或闪光可能是一个问题。在过去几年中，激光技术有了显著的进步，目前的激光高度传感器技术已能满足大多数抛光表面的要求。
2．5 分配图形
在工艺开发中，确定分配图形是重要的因素之一。分配位置、液体分配的总量、时间等会影响分配的图形的质量。芯片尺寸、凸点数、凸点形状和填充间隙等，也会相互影响分配图形的质量。分配质量可以通过测量图形的空洞率、芯片边缘镶边尺寸、形状、和封装可靠性来评价。对于材料的分配，可有几种方式：
①在分配时，只在芯片或封装电路的一边分配填充料，是快的分配方式；
②多边分配可以减少材料在芯片或封装电路下面的流动时间，但这可能会使产生的空洞的机会增多。
③也可以采用多次分配的方法进行下填充或进行下填充的镶边。多次分配可以显著减小下填充材料超出芯片或封装体边缘的宽度。但这需要控制好每次分配之间的时间间隔。
为了适应不同图形的分配和优化生产速度，使用的分配设备必须有一种确定每分配与前面分配间的时间间隔控制的方法。有一些下填充需要在芯片或封装电路的四周加一个"密封环"或叫镶边，用以改进电路的可靠性或增加外观的美感。为了避免空洞，液体在芯片或封装电路下面的流动完成前不可以进行密封环的分配。
2．6材料的流动
材料流动是指在芯片或封装外壳基片下面的下填充分配料的流动。它的流动是靠材料的毛细管作用进行的。材料的流动与材料的粘度、填充间隙、焊球密度、温度等有关。材料的粘度低，流动快。但低粘度材料的热膨胀系数一般都较大。间隙小、焊球密度大，材料流动慢。另外，由于对封装技术的要求的不断提高，芯片凸点越来越小、凸点的密度越来越大、凸点数越来越多，材料的流动就较慢。为了加快材料的流动，可采用加压、真空的方法来加速材料的流动。材料的流动与封装外壳或组装电路板和填充材料的温度也有关系。一般讲，温度高，材料流动快；温度低，流动慢。
3下填充技术的发展趋势
倒装片技术在摄象机、蜂窝电话和一些类似的产品中的应用急剧增加，于是对下填充lmm～5mm方形芯片产生了大的要求。不管这些芯片是不是直接安装在柔性基片、印制板或某些有机接插器上，芯片周围的下填充料超出芯片边缘的尺寸都要越来越小。在某些情况下，封装设计者者正试图把它限制在250μm以内。因此，下填充技术的发展趋势是要尽量减小填充料超出芯片或封装体边缘的宽度、提高下填充的速度等。这对于针状分配来说就是一个大的挑战。为了减小下填充料在芯片或封装体边缘的尺寸，的办法就是缩小分配针的尺寸。但是，即使是使用30μm规格的分配针，下填充料超出芯片或封装体边缘的尺寸也会达到350μm，如图1所示(假设针头端部必须保持距芯片边缘50μm距离，以避免针头碰伤芯片)。另外，当采用30μm规格的分配针，材料的流出速率一般要限制在lmg／秒以下，因而它的下填充的速度就受到限制。
分配填充料时，针状
分配器的针头与芯片边缘必须有间隔（避免碰伤芯片或其它的零件），分配材料超出芯片边缘的尺寸较大（＞350μm)。喷射分配可以从芯片的上面喷出填充材料，芯片边缘的分配材料宽度较小（100μm左右）
4喷射下填充
在喷射下填充中，分配材料以不连续的小滴喷出，喷嘴沿芯片边缘水平移动。填充料以100滴／秒的速率喷出，在芯片边缘形成一条连续的液体材料线。喷射分配材料的厚度可以小到仅高出芯片下表面100μm，超出芯片边缘的宽度也只有150μm。对于喷射分配，材料的流出速率可以达到2mg／秒。对于不同的结构，均可得到非常高的分配速率。
5重点
当采用专用自动下填充设备进行下填充时，需要得到的重要信息应包括：
①零件的尺寸、间隙、互连凸点的数量。
②下填充液体的形式。
③镶边尺寸、超出芯片或封装体边缘的尺寸、任何影响分配液体总量的允许容差。
④影晌填充料流动(毛细管作用)的互连凸点的图形形状。
⑤零件加热的温度变化速率。
⑥载体或传送方法。
⑦工位时间，每小时产量，或另外的生产速率要求。
