發(fā)布時(shí)間：2026-07-01 10:37:35 責(zé)任編輯：漢思新材料閱讀：72
摘要：隨著電子封裝技術(shù)向高密度、微型化和多功能化方向發(fā)展，BGA（球柵陣列）、CSP（芯片級(jí)封裝）及Flip Chip（倒裝芯片）等先進(jìn)封裝形式對(duì)材料的可靠性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文重點(diǎn)探討了底部填充膠（Underfill）在解決芯片與基板熱膨脹系數(shù)（CTE）失配、提升機(jī)械強(qiáng)度方面的關(guān)鍵作用。通過深入分析漢思新材料（hanstars漢思）的底部填充膠產(chǎn)品體系，特別是HS700、HS703及HS711系列的材料特性與工藝表現(xiàn)，論證了其在提升焊點(diǎn)抗疲勞性、抗跌落性能及環(huán)境適應(yīng)性方面的顯著優(yōu)勢(shì)。研究表明，漢思新材料的解決方案不僅實(shí)現(xiàn)了高性能的國(guó)產(chǎn)化替代，更為5G通信、汽車電子及AI計(jì)算等領(lǐng)域的芯片封裝提供了可靠的保障。
一、引言
在半導(dǎo)體制造的后道工序中，芯片封裝不僅起到機(jī)械支撐和保護(hù)芯片的作用，更是電氣連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著摩爾定律的推進(jìn)，封裝形式日益復(fù)雜，芯片尺寸不斷縮小而I/O數(shù)量劇增。這種趨勢(shì)導(dǎo)致芯片與PCB基板之間的熱膨脹系數(shù)差異（硅芯片約2.5ppm/℃，F(xiàn)R4基板約18ppm/℃）在溫度循環(huán)中產(chǎn)生巨大的剪切應(yīng)力，極易導(dǎo)致焊點(diǎn)疲勞斷裂。底部填充膠作為一種低粘度、高流動(dòng)性的環(huán)氧樹脂材料，通過毛細(xì)作用填充于芯片底部，固化后形成堅(jiān)固的保護(hù)層，成為解決這一可靠性問題的核心材料。
二、底部填充膠的作用機(jī)理與性能要求
底部填充膠的核心功能在于“應(yīng)力緩沖”與“機(jī)械加固”。它通過填充芯片與基板間的微細(xì)間隙，將原本集中在焊點(diǎn)上的應(yīng)力分散到整個(gè)粘接面，從而大幅提高封裝結(jié)構(gòu)的抗沖擊和抗跌落能力。
對(duì)于高性能底部填充膠而言，其關(guān)鍵性能指標(biāo)包括：
1. 流動(dòng)性：需具備優(yōu)異的毛細(xì)流動(dòng)速度，以適應(yīng)微間距（Fine Pitch）封裝，避免空洞產(chǎn)生。
2. 熱機(jī)械性能：固化后的模量與CTE需與封裝材料匹配，以降低熱應(yīng)力。
3. 可靠性：需通過雙85（85℃/85%RH）測(cè)試及嚴(yán)苛的溫度循環(huán)測(cè)試。
三、漢思新材料底部填充膠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)品特性
漢思新材料作為電子封裝材料領(lǐng)域的佼佼者，憑借其創(chuàng)新的配方設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化能力，開發(fā)出了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的底部填充膠產(chǎn)品，成功打破了國(guó)際壟斷，為高端封裝提供了國(guó)產(chǎn)化選擇。
1. 卓越的熱機(jī)械性能與可靠性
漢思新材料的底部填充膠在熱性能管理上表現(xiàn)優(yōu)異。以專為汽車電子設(shè)計(jì)的HS703系列為例，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）高達(dá)113℃，且在Tg以下的CTE控制在55ppm/℃以內(nèi)。這種低CTE特性顯著減少了溫度循環(huán)過程中的疲勞應(yīng)力積累。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用漢思底部填充膠的封裝器件，在-55℃至125℃的冷熱沖擊測(cè)試中，能夠承受超過3000次循環(huán)而不失效，完全滿足AEC-Q200等車規(guī)級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
2. 高速流動(dòng)與工藝適配性
針對(duì)AI芯片及HPC（高性能計(jì)算）領(lǐng)域的大尺寸、薄型化封裝需求，漢思推出了HS711系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品通過納米改性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)速度的大幅提升（比傳統(tǒng)產(chǎn)品快20%以上），能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成大面積填充，且填充飽滿度可達(dá)95%以上，有效解決了大尺寸芯片封裝中常見的空洞和未填充問題。同時(shí)，其低粘度特性兼容高精度噴射閥，支持“I型”或“L型”點(diǎn)膠路徑，極大地提升了產(chǎn)線的UPH（每小時(shí)產(chǎn)出）。
3. 環(huán)保安全與可返修設(shè)計(jì)
漢思新材料積極響應(yīng)綠色制造號(hào)召，其全線產(chǎn)品（如HS711）均不含PFAS（全氟和多氟烷基物質(zhì)），并通過RoHS、HF、REACH 7P等嚴(yán)苛環(huán)保認(rèn)證。此外，考慮到生產(chǎn)成本控制，漢思HS700系列特別優(yōu)化了可返修性能。當(dāng)出現(xiàn)封裝不良時(shí)，通過局部加熱（約200-250℃）即可軟化膠體，安全拆卸芯片，使昂貴的基板和元器件得以重復(fù)利用，顯著降低了制造成本。
四、應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析
漢思新材料的底部填充膠已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子及通信基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵領(lǐng)域，并取得了顯著的實(shí)效。
1. 消費(fèi)電子領(lǐng)域的抗跌落測(cè)試
在某知名智能手機(jī)廠商的BGA芯片封裝應(yīng)用中，采用了漢思HS700系列底部填充膠。測(cè)試結(jié)果顯示，使用該膠水的模組在1.5米多角度跌落測(cè)試中，良率提升了40%，焊點(diǎn)斷裂導(dǎo)致的失效比例大幅降低。這得益于漢思膠水固化后形成的高強(qiáng)度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效吸收了跌落瞬間PCB板彎曲產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。
2. 汽車電子的耐環(huán)境性能
新能源汽車的電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)（BMS）工作環(huán)境極為惡劣。漢思HS703系列憑借其優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性和耐溫性能（-50℃至150℃），在相關(guān)ECU模塊的測(cè)試中表現(xiàn)出色。在50G加速度的機(jī)械振動(dòng)測(cè)試及高溫高濕環(huán)境下，焊點(diǎn)完好率保持100%，未出現(xiàn)分層或開裂現(xiàn)象，有力保障了汽車電子系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
3. AI與數(shù)據(jù)中心的先進(jìn)封裝
面對(duì)AI加速模塊的高熱密度挑戰(zhàn)，漢思HS711支持臺(tái)積電CoWoS等2.5D先進(jìn)封裝工藝。在某國(guó)際大廠的40mm×40mm大尺寸芯片封裝中，HS711實(shí)現(xiàn)了零空洞填充，并通過了3000次嚴(yán)苛的溫度循環(huán)測(cè)試，證明了其在高端計(jì)算領(lǐng)域的替代潛力。
五、結(jié)論
總之底部填充膠是保障先進(jìn)封裝可靠性的關(guān)鍵材料。漢思新材料通過持續(xù)的材料創(chuàng)新與工藝優(yōu)化，其HS700、HS703及HS711系列產(chǎn)品在流動(dòng)性、熱機(jī)械性能及環(huán)境可靠性方面均達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平。漢思新材料不僅解決了芯片與基板CTE失配帶來的應(yīng)力問題，顯著提升了電子產(chǎn)品的抗跌落和抗疲勞性能，更以優(yōu)異的環(huán)保特性和可返修設(shè)計(jì)為客戶創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著5G、AI及新能源汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)，漢思新材料有望在高端封裝材料領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控與高質(zhì)量發(fā)展。
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