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Underfill点胶全攻略:从零开始搞懂芯片底部填充工艺

信息来源:原创 时间:2026-06-27浏览次数:2198 作者:鸿达辉科技

一、什么是Underfill点胶?先弄懂这个最基础的问题

很多刚入行电子制造的朋友,第一次听到“underfill点胶”这个词,往往一脸懵。其实说白了,就是在芯片和电路板之间的缝隙里灌胶水。

你可能会问:芯片不是已经焊上去了吗,为什么还要灌胶?

道理很简单。现在的手机、电脑、汽车电子里用的芯片,很多是BGA(球栅阵列)或者CSP(芯片级封装)类型的。这些芯片底部密密麻麻全是焊球,焊接后芯片和基板之间会形成一个极窄的缝隙。日常使用中,手机摔一下、汽车颠簸一下、或者设备发热冷却反复循环,这些焊点都会受到应力。时间一长,焊点就可能开裂,芯片就废了。

Underfill点胶要做的就是:用特制的环氧树脂胶水填充这个缝隙,固化后在芯片底部形成一层保护层,把应力分散掉,焊点就不容易坏了。

这个工艺最早是倒装芯片封装里用的,后来逐渐普及到BGA、CSP等各种封装形式。现在的智能手机主板、平板电脑、汽车控制模块,几乎都离不开underfill点胶。

二、Underfill点胶的原理:毛细作用是怎么回事

Underfill点胶最核心的原理,叫做“毛细作用”。

你可以想象一下,把一根很细的管子插进水里,水会自己往上爬——这就是毛细现象。Underfill点胶也是同样的道理:点胶机把胶水滴在芯片边缘,胶水会自动沿着芯片和基板之间那微米级的缝隙“吸”进去,填满整个底部。

这个缝隙有多小?最小可以达到10微米(um)。10微米是什么概念?一根头发丝的直径大约是80微米,也就是说这个缝隙比头发丝还要细好几倍。

正因为缝隙这么小,胶水的流动性就特别重要。如果胶水太稠,流不动,填不满;如果太稀,又可能流得到处都是。所以underfill点胶用的胶水都是专门调配的环氧树脂,既要流动性好,固化后还得有足够的强度和韧性。

Underfill点胶全攻略:从零开始搞懂芯片底部填充工艺

三、Underfill点胶的完整工艺流程,一步步拆解

一套完整的underfill点胶工艺,大致分为五个步骤:

第一步:烘烤

在点胶之前,主板必须先烘烤一遍。目的是把板子彻底烤干。如果板子里有潮气,点胶后加热固化时,潮气会变成水蒸气冒出来,在胶水里形成气泡。气泡会大大降低保护效果,严重时甚至导致短路。

第二步:预热

烘烤之后还要预热,一般控制在40℃到60℃之间。预热是为了提高胶水的流动性——胶水在温暖的环境下更容易流动,渗透效果更好。

第三步:点胶

这就是核心工序了。用点胶机沿着芯片边缘按预定路径滴胶。常见的点胶路径有“一”型、“L”型和“U”型。点胶过程中需要严格控制胶量、点胶速度和点胶角度。胶多了会溢出来,可能造成短路;胶少了又填不满,起不到保护作用。

第四步:固化

胶水填满之后,需要加热让胶水固化。固化温度通常在80℃到150℃之间,具体要看胶水的型号。固化之后,液态的胶水变成固态,牢牢粘在芯片和基板之间。

第五步:检验

最后要检查填充效果。常用的方法有X射线检测(不用破坏产品)和切割研磨后显微镜观察(破坏性的)。主要看有没有气泡、有没有填满、有没有溢出。

四、Underfill点胶用在哪些地方

Underfill点胶的应用场景非常广。消费电子领域,手机主板上的CPU、基带芯片、电源管理芯片,几乎都要做underfill。平板电脑、智能手表、TWS耳机这些便携设备也离不开。因为这些设备经常被摔,没有underfill的话,焊点很容易开裂。

汽车电子领域也一样。汽车的工作温度范围从零下40℃到零上125℃,而且一直在振动。BGA焊点在热胀冷缩的反复折磨下,很容易产生疲劳裂纹。做了underfill之后,热循环寿命可以延长10倍以上。

还有5G通信设备、服务器、工业控制等领域,凡是用了BGA、CSP这类芯片的地方,基本都需要underfill点胶。

五、Underfill点胶常见问题,搞清楚了少踩坑

新手做underfill点胶,最容易遇到这几个问题:

气泡(空洞)

这是最常见的问题。气泡的来源有好几种:胶水本身有气泡、板子没烤干有水气、点胶速度太快把空气裹进去了、助焊剂残留堵住了流动路径。解决方法也不一样——板子要充分烘烤,胶水要回温脱泡,点胶参数要调对。

填充不饱满

胶水没填满整个芯片底部。通常是胶水粘度太高流不动,或者点胶量不够,或者点胶路径没覆盖全。换低粘度的胶水、增加点胶量、优化点胶路径都能改善。

溢胶

胶水流到了不该去的地方。可能是胶量太大,也可能是点胶位置没对准。需要精确控制胶量和点胶精度。

固化后开裂

固化温度曲线没控制好,或者胶水本身的热膨胀系数和芯片、基板不匹配。要选对胶水型号,固化时严格按照厂家推荐的温度曲线来。

六、Underfill点胶设备怎么选

做underfill点胶,设备是关键。不同粘度的胶水要配不同类型的阀:

低粘度胶水(小于1000 cP)→ 时间压力阀

高粘度或者含填料的胶水 → 螺杆阀

微量高速点胶 → 压电喷射阀

精度方面,高端的underfill点胶设备重复定位精度可以达到±0.01mm甚至更高。胶量控制精度能做到±1%以内。

温控也很重要。Underfill胶水对温度特别敏感,温度一变,粘度就变。好的点胶设备都有温控模块,能保持胶水温度稳定。

在设备选型这件事上,市面上的选择确实不少,但真正能把underfill点胶做到微米级精度的厂商并不多。鸿达辉科技在这方面积累比较深,他们的压电喷射阀配合闭环压力控制系统,胶量控制精度能做到±1%,重复定位精度±0.01mm。设备还集成了智能温控模块和真空脱泡功能,能有效减少气泡问题。很多做高端手机和汽车电子的工厂都在用他们的设备。

七、给初学者的几个实操建议

如果你是第一次接触underfill点胶,这几个建议可能对你有用:

第一,先搞清楚胶水的参数。 粘度、固化温度、固化时间、热膨胀系数这些指标,直接决定了工艺参数怎么调。拿到胶水先看技术资料,别凭感觉瞎试。

第二,点胶前一定要烘烤板子。 很多新手嫌麻烦省略这一步,结果固化后全是气泡,返工成本比烘烤高多了。

第三,先做小批量验证再做量产。 正式量产之前,先做几个样品,做破坏性试验检查填充效果。跌落试验合格了再放大批量。

第四,记录每一批的工艺参数。 温度、湿度、胶水批次都会影响点胶效果。做好记录,出了问题才好追溯。

第五,设备和胶水要匹配。 不是随便买个点胶机就能做underfill。要根据胶水的特性选合适的阀和控制系统。

结语

Underfill点胶看似简单——不就是滴胶水嘛。但实际上,从胶水选型到设备精度,从烘烤预热到固化检验,每一个环节都有讲究。随着芯片越做越小、集成度越来越高,underfill点胶的精度要求只会越来越严。

对于刚入门的朋友来说,先把原理搞懂、把流程走通、把常见问题摸清楚,比什么都重要。设备和工艺可以慢慢升级,但底层逻辑一定要扎实。

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