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。