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 UnderfillersAufnahme der Spannungen zwischen Chip und Substrat die durch mechanische Belastung und unterschiedliche Temperaturkoeffizienten zustanden kommenVerhinderung 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-stepUnderfiller 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 Prozesswenn 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