2017/01/04 • 没有评论

如何决定BGA底部填充胶(underfill)需不需要填加？

这是一位网友提出的问题：「早期时候很多的手机电路板都会使用BGA底部填充胶(underfill)，最近发现大部分的手机电路板已经没有使用填充胶了，究竟填充胶使用有没有必要？填与不填跟产品品质关系又如何关系？如何界定？」

其实「底部填充胶(underfill)」最早的时候是设计给「覆晶晶片(Flip Chip)」来使用以增强其信赖度用的，后来BGA封装开始流行，很多的CPU也开始使用起BGA封装，但碍于当时的科技，BGA其实是有一定的厚度，而且随着CPU的功能越来越强大，BGA的尺寸也就越来越大颗。话说BGA封装晶片其实是具有一定重量的，这个重量是非常不利摔落的重力冲击。

也因为现在几乎所有手机的CPU都採用BGA封装，手机又是手持装置，使用者经常不小心一个没有拿好就可能从耳朵的高度(150cm或180cm)掉落地上，再加上BGA的焊锡强度严重不足，只要手机一掉落到地上，CPU的锡球就可能会发生破裂(Crack)，甚至还有整颗CPU从板子脱落的情形发生，客诉问题当然就接不完啦，于是开始有人把原本用于覆晶的底部填充胶拿来运用到BGA底下以增强其耐高处摔落、耐重力冲击的能力。只是这底部填充胶也不是万能的就是了，188金宝搏苹果下载就见过连底部填充胶都破裂的案例。

如果你还不是很了解何谓「底部填充胶(underfill)」？请先参考这篇文章：Underfill(底部填充剂)的目的与操作程序

还好，随着科技的进步，最大的进步在晶圆制程的进步，依据摩尔定律的预测，积体电路上的电晶体数目大约每隔18个月就会增加一倍，而且积体电路上的「闸极长度（Gate length）」也越来越细，密度也越来越高，于是积体电路的功能增加了，但是体积却变小了，手机CPU的重量也就跟着减重，掉落地上的耐摔压力也就跟着降低，iPhone7採用16奈米制程，iPhone8可能採用10奈米制程或更小的制程，这也是为何现今很多手机板可以不需要添加底部填充胶(underfill)的原因之一。（参考文章：FinFET 全面攻佔 iPhone！五分钟让你看懂 FinFET）

或许，你还是没有看明白这个道理，没关系，下面用白话再说得清楚一点～

BGA底部填充胶(underfill)加不加？通常必须在新品验证时决定，一般新品上市前要通过研发公司内部的信赖度测试，这些测试包含高温/高湿及高低温循环测试，还有高处落下的耐冲击试验，另外有些比较龟毛的公司还会再加滚动测试(tumbling)…等，如果在验证的过程中发现有BGA锡球破裂造成失效问题，就会考虑添加BGA底部填充胶(underfill)，不过最好还是透过设计来解决，才能一劳永逸。

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只是想解决BGA锡球破裂问题不是只有添加BGA底部填充胶(underfill)一个方法，透过加强产品机构抗冲击能力也是可以改善BGA锡球破裂的问题，而且有些产品先天设计就不良，就算添加了BGA底部填充胶(underfill)也不见得就可以解掉BGA锡球破裂的问题。

（下面两张照片就显示既使添加了底部填充胶underfill，经过摔落后还是发生BGA锡球破裂的问题，因为连Underfill胶都裂开了。）

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当然最后决定要不要添加BGA底部填充胶(underfill)要经过公司内部一些相关部门的争论，还有费用增加评估与品质保证损失之间的拉扯。一般如果产品上市的时间还充裕，就可能会要求RD作设计改善，最好改善后可以不需要添加Underfill胶，如果上市的时间过于紧迫，添加了Underfill胶以后问题就可以解决，则可能会採用Underfill胶制程。

所以加不加BGA底部填充胶(underfill)会关系到：