底部填充胶水（Underfill）验证报告

1、目的

指导新型号底部填充胶水导入时评估和验证，测试底部填充胶水性能是否符合设计和生产要求。

2、试验项目

底部填充胶水可以适当的分散应力，增加芯片的可靠性。对于底填材料基本要求有：足够的连接可靠性，较好的流动性，最小的固化时间，尽可能低的固化温度，可维修性，符合RoHS、WEEE、REACH环保要求。

验证项目如下：

2.1 胶水颜色

胶水颜色主要有黑色、淡黄色、透明三种。

2.2 胶水粘度

液体在流动时，相邻流体层间存在着相对运动，会产生摩擦阻力，称为液体的粘性，粘性的大小用粘度表示。一般用胶水流动性来评估胶水粘度。

2.3 胶水硬度

硬度是胶水固化后的一个参数，与胶水本身的成分有关。胶水硬度可以用邵氏硬度计测量。

2.4 胶水固化条件

胶水固化条件包括：固化温度和固化时间，胶水固化效果直接影响产品最终的可靠性。

2.5 玻璃转化温度Tg

玻璃化转变温度Tg是胶水发生玻璃化转变时的温度。

2.6 热膨胀系数CTE

热膨胀系数是指物质在热胀冷缩效应作用下，几何特性随温度的变化而发生变化的规律性系数。单位是ppm/℃，表示温度每变化1℃材料长度变化的百分率。一般使用使用热机械分析仪（TMA）进行测量。

2.7 填充效果

确认芯片下面的底部填充胶是否完全固化，是否有气泡和空洞。一般通过切片和外观检查进行判断。

2.8 可维修性

硬度和Tg值会影响返修，返修效果估计可分为易返修、可返修和难返修三种。

2.9 跌落试验

包括常温跌落试验和滚筒跌落试验，具体要求依据项目设计规定执行。

2.10 温度循环试验

包括温度冲击试验和温湿度循环试验，具体要求依据项目设计规定执行。

3、试验标准

以下试验除特殊规定外，均要求环境温度：23℃±5℃，湿度：40%RH-70%RH。详见表1。

表1 试验项目及试验方法

4、试验过程

4.1 胶水颜色

黑色，符合规格书要求。胶水包装及颜色见图1。

图1 **底填胶水

4.2 玻璃化温度Tg

规格书（TDS）中玻璃化温度Tg是128℃，符合Tg最低90℃的设计要求。测试结果见图2。

图2 胶水TMA曲线

4.3 热膨胀系数CTE

规格书（TDS）中玻璃化温度α1（Tg以下）：73ppm/℃， α2（Tg以上）：195ppm/℃。符合α1≤80ppm/℃，α2≤240ppm/℃的设计要求。

4.4 胶水粘度

4.4.1 胶水粘度数值

规格书（TDS）中粘度数值：263cps，测试方法：20rmp@25℃，ASTM D-1084，如下。

实测胶水粘度352cps（48H），粘度数值≤1000cps，符合设计要求。

4.4.2 流动性测试

试验日期：****

试验地点：****实验室

试验人员：***

试验环境：26℃，50%RH

试验工具：点胶机

试验过程：取5pcs样品，使用点胶机对CPU和存储器芯片点胶，点胶路线为L形。计算CPU和存储器芯片点胶后胶水流平时间，然后取平均值。见表2。

表2 胶水流动性测试

试验结果：CPU芯片胶水流平平均时间为125.2s，存储器芯片胶水流平平均时间为112s，均符合胶水流平时间≤300s的设计要求。

4.5 胶水固化测试

试验日期：****

试验地点：**SMT车间

试验人员：***

试验条件：温度130℃，时间10分钟

试验工具：电热鼓风烘箱，型号：HJ-JN881-T

试验过程：设置固化炉温度为130℃，时间10分钟。取5块已封胶的样板，放置在固化炉中加热。固化完成后取出样板，进行外观检查和硬度测试。固化后外观见图2。

图2 CPU & 存储器固化后

试验结果：经过130℃，10分钟烘烤，胶水已完全固化。

4.6 固化后硬度测试

试验日期：****

试验地点：****实验室

试验人员：***

试验环境：26℃，50%RH

试验工具：邵氏D硬度计，型号： TH210

试验情况：用邵氏D硬度计，分别测试5个胶点的硬度数值。见表3

表3 硬度测试结果

试验结果：TDS中邵氏硬度为79，实际测试结果为最大69，平均值65.52。符合硬度小于80的要求。

4.7 填充效果测试

试验日期：****

试验地点：****实验室

试验数量：2pcs

试验人员：***

试验环境：26℃，50%RH

试验工具：切割机、研磨机、金相显微镜、X-RAY

试验过程：取2pcs固化后的样品，先做X-RAY检查，分析填充整体效果。然后做切片，检查胶水和焊球间填充效果。胶水整体填充效果较好，未发现填充不完全的现象，X-RAY检查图片见图3。胶水爬升高度能达到25%的芯片厚度，部分能达到50%的芯片厚度。切片试验内部存在部分空洞，空洞面积无法直接测量，估算面积小于10%。切片试验图片见图4。

图3 CPU和存储器封胶后X-RAY检查

图4 CPU和存储器封胶后切片试验

试验结果：封胶后CPU和存储器整体填充效果良好，内部空洞面积小于10%。胶水爬升高度可以达到芯片厚度的25%。

4.8 可维修性测试

验日期：****

试验地点：***维修班

试验数量：5pcs

试验人员：***

试验环境：26℃，50%RH

试验工具：热风枪、镊子

试验过程：先预热到180℃左右，确认是否可以清除芯片周围胶体；继续加热，拆除芯片，清除焊盘上的残胶，检查焊盘是否有损坏情况。记录相应的温度、时间及清除残胶难易程度，是否有焊盘损伤。试验图片见图5。

图5 维修验证（左图PCB，右图芯片）

试验结果：可以正常维修，维修难易程度：中等。维修后焊盘无损伤。见表4。

表4 维修试验结果

4.9 温度循环试验（冲击）

试验项目：L762 设计性阶段，2019.10.11完成点胶试验，10.13完成装配。

试验日期：****。

试验地点：****可靠性试验室。

试验数量：10pcs。

试验人员：***。

试验工具：C4-180。

4.9.1 温湿度循环试验

试验条件：温度变化范围-20℃~55℃，产品开机进行测试，温变率10℃/min，在-20℃和55 ℃各停留30min，恢复时间2h，共进行78个循环。

试验结果：合格。

4.9.2 温度冲击试验

试验条件：采用两箱法，低温-40℃，高温70℃，高低温各停留30min，最大转换时间为20秒，24个循环。

试验结果：合格。

4.10 跌落试验（常温&滚筒）

试验项目：****。

试验日期：****。

试验地点：***可靠性试验室。

试验数量：10pcs。

试验人员：***。

试验环境：26℃，50%RH。

试验工具：WH-2101、RS-DP-12A。

4.10.1 常温跌落试验

跌落高度1m，六个面各跌落一次，两个循环；四个角各跌落一次，一个循环。完成常温跌落后测试样机跌落冲击后的功能是否正常。

试验结果：合格。

4.10.2 滚筒跌落试验

跌落高度1m，150转，共300次。完成常温跌落后测试样机跌落冲击后的功能是否正常。滚筒跌落试验主要是确认样机经受重复跌落的适应性，滚筒跌落试验完成后测试样机功能是否正常。

试验结果：合格。

试验结果汇总见表5。

表5 试验结果汇总

5、结论

试验结论：****胶水在**项目验证符合设计和生产要求，可以导入。