一、溢胶与飞溅现象全景认知

各位工程师朋友,咱们今天聊一个老生常谈、但又特别容易翻车的问题——底部填充胶的溢胶和飞溅。

说实话,我入行头三年,光是在这个坑里就摔了不下五次。有一次,一批手机主板做完底部填充后,外观检验直接拒收了一半——就因为角部飞溅。老板拍着桌子问我怎么回事,我那时候还真答不上来。后来慢慢摸透了,才发现这背后其实是有规律可循的。

1.1 到底什么是溢胶和飞溅?

先给个定义,咱们心里有个谱。

溢胶,指的是底部填充胶在毛细流动过程中,超出了预期的填充区域,流到了不该去的地方。比如沿着芯片边缘渗出来,或者跑到相邻的元器件上。

飞溅,则是在点胶过程中,胶液因为喷射压力、基板表面污染或者胶嘴离地高度不合适,导致小胶滴飞出去,落在附近区域。

你想想看,这两种情况其实性质不一样。溢胶是“流出去的”,飞溅是“蹦出去的”。但它们的后果都很要命。

核心区别一句话总结:

  • 溢胶 = 胶液主动或被动地“跑”出边界
  • 飞溅 = 胶液在点胶瞬间“弹”出去

1.2 三种常见形态,你遇到过几种?

我个人习惯把溢胶和飞溅分成三类。这样分类不是为了好看,而是因为每种形态的根因和解决思路完全不同。

(1)边缘溢胶

这是最常见的。胶液沿着芯片边缘渗出来,像水漫过堤坝一样。我在项目中遇到过好几次,尤其是当芯片尺寸较大、间隙又比较窄的时候,边缘溢胶几乎成了常态。

为什么会这样?说白了,就是毛细力太强了。胶液在芯片和基板之间的缝隙里流动,如果流速控制不好,或者胶量偏多,它就会从边缘“冒”出来。

我的经验:边缘溢胶往往和点胶路径、胶量控制直接相关。我曾经试过把点胶速度从5mm/s降到3mm/s,溢胶量直接减少了40%。

(2)角部飞溅

这个最让人头疼。角部飞溅通常发生在芯片的四个角落,胶液像小水珠一样溅出去,落在焊盘或者阻焊层上。

我记得有一次做CSP封装,角部飞溅导致相邻的两个焊盘之间出现了胶桥。虽然当时电气测试通过了,但可靠性老化后,那个位置直接短路了。

角部飞溅的根因,我总结下来主要有三个:

  • 点胶压力过高——胶嘴一喷,胶液直接弹开
  • 基板表面有污染物——油污或助焊剂残留,让胶液无法铺展,反而弹起来
  • 胶嘴离地高度不合适——太高了胶滴飞溅,太低了又容易刮蹭

避坑指南:我曾经因为赶进度,没有做基板等离子清洗,结果角部飞溅率从2%飙升到了15%。从那以后,我再也不敢跳过清洗步骤了。

(3)空洞伴生溢胶

这个比较隐蔽。空洞伴生溢胶,指的是在填充过程中,胶液内部形成了气泡或空洞,然后这些空洞在后续固化或受热时膨胀,把胶液挤出来。

你想想看,本来胶液填充得好好的,结果内部有个气泡,一受热它就开始膨胀,把周围的胶液往外推。这就形成了“二次溢胶”。

空洞伴生溢胶的危害在于——它往往在后续工艺中才暴露出来。比如回流焊后,或者温度循环测试中,突然发现芯片边缘多了一圈胶。这时候再想补救,已经晚了。

类型 典型特征 常见位置 发现时机
边缘溢胶 胶液沿芯片边缘渗出 芯片长边两侧 点胶后立即可见
角部飞溅 小胶滴飞散在角落 芯片四角、焊盘附近 点胶后立即可见
空洞伴生溢胶 固化后出现二次溢胶 芯片边缘、底部 固化或老化后

1.3 对产品可靠性的致命影响

溢胶和飞溅不只是外观问题。说句实在话,如果只是不好看,客户顶多骂两句。但真正要命的是它对可靠性的影响。

(1)应力集中——芯片开裂的元凶

底部填充胶的作用之一,就是分散焊点上的应力。但如果溢胶了,胶液在芯片边缘形成了一个不规则的凸起。这个凸起在温度变化时,会产生局部应力集中。

我见过一个案例:某款车规级芯片,在-40℃到125℃的温度循环测试中,到了第300个循环,芯片边缘出现了微裂纹。切片分析后发现,裂纹的起点正好是溢胶最严重的位置。

说白了,溢胶的地方就像在芯片边缘埋了一颗“应力炸弹”。温度一变,它就炸了。

(2)离子迁移——短路的隐形杀手

这个更隐蔽。溢出的胶如果覆盖了相邻的焊盘或引脚,在潮湿环境下,胶中的离子杂质会形成导电通道,导致电化学迁移。

我记得有一次做可靠性分析,发现某批产品在85℃/85%RH条件下存放500小时后,出现了漏电流增大的现象。最后用SEM一看,溢胶区域下方形成了明显的枝晶生长。

嗯,这里要注意:不是所有溢胶都会导致离子迁移,但如果胶的纯度不够,或者溢胶覆盖了有电位差的导体,那风险就很高了。

关键数据:

  • 溢胶覆盖焊盘面积超过30%时,离子迁移风险增加5倍以上
  • 角部飞溅导致的胶桥,在湿热环境下失效概率高达70%

(3)外观拒收——最直接的损失

这个不用我多说。很多客户对外观有严格要求,尤其是消费电子和汽车电子。溢胶和飞溅直接导致产品外观不合格。

我曾经遇到过一个客户,他们的标准是“芯片边缘不允许有任何可见的胶液溢出”。结果我们一批产品因为边缘溢胶,被整批退回。那一单,损失了将近20万。

所以,别小看外观拒收。它虽然不直接影响功能,但直接影响交付和成本。

1.4 本章知识体系总览

下面这张图,是我自己整理的溢胶与飞溅问题的知识框架。你可以把它当作一个“作战地图”,后续每个章节都会围绕这张图展开。

溢胶与飞溅问题知识体系 边缘溢胶 角部飞溅 空洞伴生溢胶 根因 胶量过多 毛细力过强 根因 点胶压力过高 基板污染 根因 气泡残留 固化收缩不均 三大致命影响 应力集中 → 芯片开裂 离子迁移 → 短路失效 外观拒收 → 交付损失 根治思路:分类识别 → 根因分析 → 工艺优化 → 过程管控

这张图把本章的核心逻辑串起来了。从三种形态出发,找到各自的根因,再理解它们对可靠性的影响,最后形成根治思路。后续章节,我们会逐一深入每个环节。

我的建议:刚开始接触底部填充工艺的工程师,可以先从“边缘溢胶”入手。它最常见,也最容易找到改善方向。等你把边缘溢胶搞定了,角部飞溅和空洞伴生溢胶的问题,自然就有感觉了。

好了,这一章就到这里。记住一句话:溢胶和飞溅不是小事,它直接关系到产品的长期可靠性。下一章,我们会聊聊如何从工艺参数入手,系统性地控制溢胶问题。


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