|
|
 |
如何決定BGA底部填充膠(underfill)需不需要填加？
這是一位網友提出的問題：「早期時候很多的手機電路板都會使用BGA底部填充膠(underfill)，最近發現大部分的手機電路板已經沒有使用填充膠了，究竟填充膠使用有沒有必要？填與不填跟產品品質關係又如何關係？如何界定？」
其實「底部填充膠(underfill)」最早的時候是設計給「覆晶晶片(Flip Chip)」來使用以增強其信賴度用的，後來BGA封裝開始流行，很多的CPU也開始使用起BGA封裝，但礙於當時的科技，BGA其實是有一定的厚度，而且隨著CPU的功能越來越強大，BGA的尺寸也就越來越大顆。話說BGA封裝晶片其實是具有一定重量的，這個重量是非常不利摔落的重力衝擊。
也因為現在幾乎所有手機的CPU都採用BGA封裝，手機又是手持裝置，使用者經常不小心一個沒有拿好就可能從耳朵的高度(150cm或180cm)掉落地上，再加上BGA的焊錫強度嚴重不足，只要手機一掉落到地上，CPU的錫球就可能會發生破裂(Crack)，甚至還有整顆CPU從板子脫落的情形發生，客訴問題當然就接不完啦，於是開始有人把原本用於覆晶的底部填充膠拿來運用到BGA底下以增強其耐高處摔落、耐重力衝擊的能力。只是這底部填充膠也不是萬能的就是了，工作熊就見過連底部填充膠都破裂的案例。
如果你還不是很了解何謂「底部填充膠(underfill)」？請先參考這篇文章：Underfill(底部填充劑)的目的與操作程序
還好，隨著科技的進步，最大的進步在晶圓製程的進步，依據摩爾定律的預測，積體電路上的電晶體數目大約每隔18個月就會增加一倍，而且積體電路上的「閘極長度（Gate length）」也越來越細，密度也越來越高，於是積體電路的功能增加了，但是體積卻變小了，手機CPU的重量也就跟著減重，掉落地上的耐摔壓力也就跟著降低，iPhone7採用16奈米製程，iPhone8可能採用10奈米製程或更小的製程，這也是為何現今很多手機板可以不需要添加底部填充膠(underfill)的原因之一。（參考文章：FinFET 全面攻佔 iPhone！五分鐘讓你看懂 FinFET）
或許，你還是沒有看明白這個道理，沒關係，下面用白話再說得清楚一點～
BGA底部填充膠(underfill)加不加？通常必須在新品驗證時決定，一般新品上市前要通過研發公司內部的信賴度測試，這些測試包含高溫/高濕及高低溫循環測試，還有高處落下的耐衝擊試驗，另外有些比較龜毛的公司還會再加滾動測試(tumbling)…等，如果在驗證的過程中發現有BGA錫球破裂造成失效問題，就會考慮添加BGA底部填充膠(underfill)，不過最好還是透過設計來解決，才能一勞永逸。
只是想解決BGA錫球破裂問題不是只有添加BGA底部填充膠(underfill)一個方法，透過加強產品機構抗衝擊能力也是可以改善BGA錫球破裂的問題，而且有些產品先天設計就不良，就算添加了BGA底部填充膠(underfill)也不見得就可以解掉BGA錫球破裂的問題。
（下面兩張照片就顯示既使添加了底部填充膠underfill，經過摔落後還是發生BGA錫球破裂的問題，因為連Underfill膠都裂開了。）
相關閱讀：
[案例]BGA錫球裂開的機構設計改善對策
如何從設計端強化BGA以防止其焊點開裂？
電路板零件掉落，該如何著手分析、判斷並釐清問題點
電子零件掉落或BGA錫裂一定是SMT製程問題迷思(1)？錫裂只是應力大於結合力之必然結果
當然最後決定要不要添加BGA底部填充膠(underfill)要經過公司內部一些相關部門的爭論，還有費用增加評估與品質保證損失之間的拉扯。一般如果產品上市的時間還充裕，就可能會要求RD作設計改善，最好改善後可以不需要添加Underfill膠，如果上市的時間過於緊迫，添加了Underfill膠以後問題就可以解決，則可能會採用Underfill膠製程。
所以加不加BGA底部填充膠(underfill)會關係到：
- 產品信賴度測試後BGA錫球是否失效？
- 產品上市時間的急迫性？
- 添加Underfill膠是否可以確實防止BGA錫球破裂？
- 添加Underfill膠會增加生產成本。
延伸閱讀：
製造工廠的MRB會議及塑膠件品質判斷
裸機的落下試驗/摔落實驗(Drop test)要求
生產線上的【落下測試】與【敲擊測試】探討
產品濕度環境加速測試(Humidity temperature cycle)
為什麼IMC已經形成有效焊接但零件掉落還是發生IMC層斷裂之觀念澄清
|
|
訪客留言內容（Comments）
No comments yet.
訪客留言注意事項：
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上，請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言，與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言，請善加利用【搜尋框】尋找相關文章，找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章，自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容，工作熊不一定會瞭解你在說什麼，就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
您有話要說（Leave a comment）