BGA底部填充胶固化异常延迟或不固化原因分析及解决方案

BGA底部填充胶固化异常延迟或不固化原因分析及解决方案

针对BGA（球栅阵列）底部填充胶（Underfill）固化异常延迟或不固化的问题，需从材料、工艺、设备及环境等多方面进行综合分析。以下为常见原因及解决方案：

一、原因分析

1. 材料问题

   胶水过期或储存不当：未按供应商要求储存（如温度、湿度、避光等），导致胶水性能劣化。  

   材料受潮：吸湿性胶水因湿气干扰固化反应。  

2. 固化条件不达标

   温度不足或时间过短：未达到胶水固化所需的温度曲线（如未达到推荐的120℃或时间不足）。  

   温度分布不均：回流焊炉或固化炉温度均匀性差，局部区域未达固化温度。  

   UV固化胶的光照不足：UV灯强度衰减或照射时间不足。  

3. 工艺操作问题  

   点胶不均匀：胶水未充分填充BGA底部间隙，导致局部固化不良。  

   胶水渗透性差：胶水未完全覆盖焊点，存在气泡或空隙。  

   -固化前预固化不足：未完成预固化（如低温预固化）直接进入主固化阶段。  

4. 环境因素  

   湿度过高：湿气干扰固化反应（尤其对湿气敏感型胶水）。  

   氧气抑制（自由基固化胶水）：氧气阻聚导致表面发粘或不固化。  

5. 设计兼容性问题

   BGA间隙过小：胶水无法充分流动，导致填充不良。  

   材料与基板不匹配：胶水与PCB基板或焊球材料的热膨胀系数（CTE）差异过大。  

-

二、解决方案

1. 材料优化

   严格管控材料：检查胶水有效期及储存条件（如低温干燥环境），避免使用过期或劣化材料。  

   选择低吸湿性胶水：改用对湿气不敏感的材料（如阳离子固化胶）。  

2. 固化条件调整

  验证温度曲线：使用温度曲线测试仪（如KIC测温仪）确认固化炉实际温度与设定值一致，确保达到胶水TDS（技术数据表）要求。  

   优化固化设备：调整炉内热风循环或增加均温板，改善温度均匀性。  

   UV固化参数优化：定期检测UV灯强度，必要时更换灯管；延长照射时间或增加照射角度。  

3. 工艺改进

  优化点胶参数：调整点胶速度、压力及路径，确保胶水均匀覆盖BGA底部间隙。  

  提高胶水流动性：预热基板（如60~80℃）或选择低粘度胶水，改善填充效果。  

  分阶段固化：按胶水要求进行预固化（如80℃/30min）+主固化（如150℃/60min）。  

4. 环境控制

   湿度管控：生产环境湿度控制在40%~60%（视胶水类型而定），必要时使用除湿机。  

   隔绝氧气：对自由基固化胶水，可在氮气环境下固化或选用厌氧型胶水。  

5. 设计与兼容性验证

   优化BGA设计：与PCB设计团队协作，确保BGA与基板间隙合理（推荐50~100μm）。  

   材料兼容性测试：通过热循环试验（-40℃~125℃）验证胶水与基板的CTE匹配性。  

三、测试与监控

1. 固化过程监控：  

   使用示踪剂（如DSC分析）检测固化度，确保达到90%以上。  

   通过红外热成像仪检查固化温度均匀性。  

2. 固化后检测：  

   切片分析：观察胶水填充是否完全，是否存在气泡或空洞。  

   推力测试：验证BGA焊点与胶水的结合强度。  

   电性能测试：检查电气连接可靠性（如菊花链测试）。  

四、总结

固化异常的根本原因通常是材料、工艺、设备或环境的综合作用。建议通过以下步骤系统排查：  

1. 确认胶水型号与工艺要求匹配；  

2. 验证固化设备参数与胶水TDS一致性；  

3. 优化点胶工艺及环境条件；  

4. 必要时与胶水供应商联合分析，提供失效样品进行FTIR或DSC测试。  

通过以上措施，可显著提升BGA底部填充胶的固化可靠性，避免因固化不良导致的焊点开裂或器件失效。

文章来源：汉思新材料