汉思新材料：芯片底部填充胶可靠性有哪些检测要求

芯片底部填充胶可靠性有哪些检测要求？

芯片底部填充胶（Underfill）在先进封装（如Flip Chip、CSP、2.5D/3D IC等）中起着至关重要的作用，主要用于缓解焊点因热膨胀系数（CTE）失配产生的热机械应力，提高器件的可靠性和使用寿命。为确保其性能满足应用要求，底部填充胶需经过一系列可靠性检测。以下是常见的检测要求和测试项目：

一、基本性能检测

1.粘度与流动性

检测胶体在毛细作用下的流动能力，确保能充分填充芯片与基板之间的间隙。

测试方法：旋转粘度计、毛细流动测试。

2,固化特性

包括固化温度、时间、放热峰、固化收缩率等。

测试方法：DSC（差示扫描量热法）、TGA（热重分析）。

3.玻璃化转变温度（Tg）

决定材料在高温下的刚性保持能力。

测试方法：DMA（动态力学分析）、DSC。

4.热膨胀系数（CTE）

尤其关注低于和高于Tg时的CTE值，需与芯片/基板匹配以减少热应力。

测试方法：TMA（热机械分析）。

5,模量（弹性模量、剪切模量）

影响应力缓冲效果，过高或过低均可能影响可靠性。

测试方法：DMA、拉伸/剪切试验。

二、可靠性环境测试（加速寿命试验）

1.温度循环测试（Thermal Cycling, TC）

模拟实际使用中反复热胀冷缩对焊点和填充胶的影响。

·常见条件：-55°C↔+125°C，500~3000 cycles。

·评估指标：电性能连续性、焊点开裂、胶体开裂或脱层。

2.高温高湿存储（THB / HAST）

THB（Temperature Humidity Bias）：85°C/85%RH，加偏压。

HAST（Highly Accelerated Stress Test）：130°C/85%RH或更高，不加/加偏压。

评估胶体吸湿性、离子迁移、腐蚀风险及界面附着力。

3.高温存储（HTS）

如150°C或175°C下存储1000小时以上，考察长期热稳定性。

4.回流焊模拟测试

模拟多次无铅回流焊过程（如260°C峰值），验证胶体是否耐受组装工艺。

三、界面与结构完整性检测

1.附着力测试（Adhesion Test）

胶体与芯片钝化层（如SiO₂、SiN）、基板（如FR-4、BT树脂）之间的结合强度。

方法：划痕测试、剥离测试、剪切测试。

2.空洞与填充完整性检查

X-ray、声学扫描显微镜（SAT/C-SAM）检测填充是否完全、是否存在气泡或空洞。

3.裂纹与分层观察

可靠性测试后通过剖面SEM/FIB或SAT检查胶体是否开裂、脱层。

四、电性能相关要求（视应用场景）

·体积电阻率/表面电阻率

·介电常数（Dk）与损耗因子（Df）（高频应用尤其重要）

·离子杂质含量（Na⁺、Cl⁻等，影响电迁移）

五、行业标准参考

·JEDEC标准（如JESD22-A104温度循环、JESD22-A110 HAST）

·IPC标准（如IPC-TM-650系列）

·AEC-Q系列（车规级应用，如AEC-Q100/Q200）

总结

底部填充胶的可靠性检测是一个多维度、系统性的过程，需结合材料性能、工艺兼容性、环境适应性以及最终产品的应用场景（消费电子、汽车电子、航空航天等）综合评估。对于高可靠性领域（如汽车、医疗、军工），测试条件更为严苛，周期更长。

汉思新材料提示，如需针对特定应用场景（如车规芯片、AI GPU封装）提供详细测试方案，可进一步说明需求。