Ứng dụng Underfill là gì?
Underfill là một quy trình chỉ việc gia cố linh kiện trên bảng mạch điện tử bằng một loại vật liệu lỏng phù hợp bằng phương pháp mao dẫn sau đó sử dụng nhiệt để làm khô keo. Trong quy trình này, vật liệu underfill phủ phần chân của chip silicone, bảo vệ phần chân nối dễ bị hư hỏng giữa mặt dưới của chip và bề mặt bảng mạch.
Tại sao cần sử dụng vật liệu Underfill?
Vật liệu underfill có thể được sử dụng để:
- Gia cố vị trí của linh kiện điện tử và làm giảm ứng suất tác dụng lên chân nối (dễ hư hỏng) của linh kiện với bảng mạch
- Tạo ra lớp bảo vệ kiên cố cho mối hàn trong quá trình chịu các chu kì nhiệt và tăng độ tin cậy khi thiết bị cuối có khả năng phải chịu va đập nhiều.
Lớp phủ underfill giúp bảo vệ các mối hàn nối chân linh kiện điện tử trước những gãy đứt cơ học trong suốt vòng đời của sản phẩm. Việc gia cố thêm về mặt cơ học này giúp hiệu suất hoạt động của các chip điển hình như CSP, WLCSP, Flip chip tăng lên từ 7 đến 10 lần.
Xu hướng thiết kế và đóng gói linh kiện điện tử đang chuyển dịch theo hướng ngày càng nhỏ lại, xếp chồng thành nhiều lớp với cấu trúc phức tạp vì diện tích bảng mạch hạn chế. Vì vậy, các thiết bị này yêu cầu cao về khả năng chống chịu với chu kỳ nhiệt liên tục và quy trình đóng gói phức tạp. Ví dụ, loại vật liệu underfill cho thế hệ mới này cần có độ dãn nở vì nhiệt (CTE) thấp để có thể chịu được các chu kì nhiệt, trong khi vật liệu dẫn nhiệt bề mặt (TIMs) lại cần có hệ số dẫn nhiệt cao để loại bỏ được lượng nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động của thiết bị, bên cạnh đó vẫn phải duy trì được độ nhớt thấp với lượng chất độn được bổ sung vào công thức.
Đó là lý do tại sao cần lựa chọn kỹ càng để có được vật liệu underfill phù hợp với ứng dụng của PCB.
Các kiểu Underfill thường được sử dụng
1. Underfill toàn bộ linh kiện điện tử được dán
| Ở trường hợp này, phần chân của chip sẽ được bao phủ hoàn toàn bởi vật liệu underfill, tạo ra một lớp bảo vệ kiên cố cho chip trong suốt quá trình hoạt động. |  |
2. Dán gócỞ quy trình dán góc, keo được đặt lên phía trên bề mặt PCB ở các góc của chip theo hình dạng chấm nhỏ (được đính lên bằng BGA) trước khi đặt BGA. Khi bảng mạch được đưa vào quy trình hàn đối lưu, vật liệu sẽ khô và giúp chống chịu với va đập diễn ra trong quy trình lắp ráp. |
 |
3. Dán cạnhDán cạnh là phương pháp đang được sử dụng rộng rãi thay cho phương thức underfill toàn bộ và dán góc. Trong quy trình này, gói linh kiện BGA sẽ được đặt vào trong lò hàn đối lưu, sau đó keo mới được tra lên dọc theo các góc của nó. |
 |
Các loại vật liệu và hệ thống bơm tra keo cho quy trình Underfill
Thiết bị
Hệ thống tra keo Underfill tự động hoàn toàn, được tích hợp vào dây chuyền sản xuất
Hệ thống bơm tra sử dụng robot để bàn
Vật liệu
Các loại vật liệu sử dụng trong ứng dụng Underfill thường là keo một thành phần hoặc hai thành phần, việc lựa chọn loại keo nào và gốc hóa chất gì sẽ phụ thuộc vào:
- Thời gian khô keo và nhiệt độ sấy khô keo yêu cầu
- Yêu cầu về độ nhớt (quyết định được vật liệu có thể lấp đầy phần chân linh kiện đến mức nào)
- Khả năng chống chịu với hóa chất (phần underfill có phải tiếp xúc với môi trường bị ăn mòn nhiều không?)
Thông thường, loại keo được sử dụng nhiều đối với ứng dụng underfill là Epoxy, bởi một số lý do như sau:
- Độ nhớt không quá cao
- Hàm lượng clorua không quá cao
- Khả năng bổ sung chất độn (liên quan đến hệ số giãn nở vì nhiệt CTE và sự thay đổi của mô-đun)
- Khả năng kết dính tốt
- Tương thích với nhiều loại chất trợ hàn
- Độ cứng tương đối
- Dễ bơm tra
- Nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ chip đã được đóng gói bao gồm cả các điều kiện hoạt động trước khi đóng gói, chu kỳ nhiệt, áp lực cao (qua bài kiểm tra HAST).
PROSTECH có thể cung cấp nhiều loại keo epoxy phù hợp với ứng dụng underfill, tham khảo tại: Sản phẩm Keo Underfill
Để nhận thêm tư vấn, vui lòng liên hệ:
