1. 缺陷概述与分类
做底部填充胶点胶这么多年,我见过太多因为工艺缺陷导致产品可靠性翻车的案例了。说白了,底部填充胶的作用就是给BGA或者CSP芯片“撑腰”——把芯片和基板之间的应力分散掉,防止焊点因为热胀冷缩而开裂。但要是点胶工艺没做好,那这胶反而成了隐患。
今天咱们就来聊聊,底部填充胶点胶过程中最常见的那些缺陷。我按自己的经验把它们分成了几大类,每类我都会讲讲它长什么样、怎么产生的,以及——嗯,这点最重要——它对产品可靠性到底有多大影响。
1.1 气泡与空洞
气泡和空洞,这俩其实是一回事。气泡是胶水里的气体没排出去,固化后就成了空洞。空洞有大有小,有的肉眼都看不见,得靠X-ray才能发现。
核心影响:空洞会直接削弱填充胶的应力缓冲能力。焊点没了胶水的支撑,热循环下很容易疲劳开裂。我见过一个案例,某款手机主芯片在可靠性测试中反复失效,最后切片一看,填充胶里全是小气泡,焊点早就裂了。
为什么会这样?原因其实挺多的:
- 胶水本身脱气不干净——有些胶水批次质量不稳定,里面溶解的气体多
- 点胶速度太快——胶水流速过快,容易卷入空气
- 基板预热不足——冷基板会让胶水粘度变大,气泡更难排出
- 点胶路径设计不合理——胶水流动方向不对,气体被困在角落
我个人习惯:每次换新批次的胶水,我都会先做一次“气泡测试”——在玻璃片上点几个胶点,静置5分钟后用显微镜观察。如果气泡多,这批次就得慎重用了。
1.2 溢胶
溢胶,就是胶水流到了不该去的地方。比如流到芯片顶部、流到旁边的元器件上,甚至流到PCB的焊盘上。
溢胶的危害,你想想看:
- 流到焊盘上,后续焊接就麻烦了,可能造成虚焊
- 流到芯片顶部,影响散热或者后续的模组组装
- 流到连接器上,直接导致接触不良
注意:溢胶不光是美观问题,它可能直接导致功能失效。我曾经遇到一个项目,整批产品在功能测试中有一半不过,最后发现是填充胶溢到了FPC连接器的金手指上,导致信号短路。
溢胶的原因,我总结下来主要有三点:
- 点胶量太大——这是最直接的原因,胶量没控制好
- 基板表面张力不合适——有些基板表面处理不好,胶水润湿性太强,流得到处都是
- 点胶位置偏离——胶点没点在芯片边缘,而是偏到了外面
1.3 缺胶
缺胶和溢胶正好相反——胶水没填满该填的地方。缺胶通常发生在芯片底部中央区域,或者芯片边缘的某些角落。
缺胶的后果很直接:该受力的地方没胶,焊点直接暴露在应力下。我记得有个客户的产品,做温度循环测试时总是200个循环左右就失效,切片一看,芯片底部中央一大片区域都是空的,胶水根本没流进去。
缺胶的常见原因:
- 胶水粘度太高——流不动,填不满
- 点胶量不足——胶量计算有误
- 基板预热温度不够——胶水流动性差
- 芯片与基板的间隙太小——胶水毛细作用受阻
1.4 偏移
偏移,就是胶水点下去的位置和设计位置对不上。这问题在高速点胶机上尤其常见。
偏移的影响:
- 胶水可能只覆盖了芯片的一侧,另一侧完全没胶
- 胶水可能点到了焊球上,影响焊接质量
- 严重偏移时,胶水可能完全没起到填充作用
避坑指南:我曾经遇到过一台点胶机,每次点胶位置都会慢慢漂移。排查了很久才发现是点胶头的固定螺丝松了。所以我现在每次换胶或者换针头,都会先做一次“位置校准”——在空白基板上点几个点,用显微镜量一下位置偏差。
1.5 拉丝
拉丝,就是点胶完成后,胶水在针头和基板之间拉出一条细丝。这细丝如果不处理,固化后会变成一根“小刺”,可能搭到旁边的焊盘或者元器件上。
拉丝的危害:
- 细丝可能造成短路——尤其是高密度板,焊盘间距很小
- 细丝掉落后可能成为颗粒污染物,在后续工序中造成其他问题
- 影响外观——虽然这不是功能问题,但客户验收时经常拿这个说事
拉丝的原因,说白了就是胶水的内聚力和表面张力没平衡好。具体来说:
- 胶水粘度太高——拉丝倾向明显
- 点胶针头离基板太高——胶柱被拉长
- 点胶后回吸速度太慢——胶水没及时断掉
1.6 固化不良
固化不良,就是胶水没完全固化,或者固化后性能不达标。这问题有时候肉眼看不出来,得做硬度测试或者玻璃化转变温度(Tg)测试才能发现。
固化不良的后果:
- 胶水强度不够,起不到支撑作用
- 胶水在后续高温工序中可能“后固化”,导致体积收缩,产生应力
- 未完全固化的胶水可能释放小分子,造成腐蚀
注意:固化不良是最隐蔽的缺陷之一。我见过一个案例,产品出厂前所有测试都通过了,但半年后大量返修。最后发现是固化炉的温度均匀性出了问题,部分区域的胶水根本没固化到位。
固化不良的原因:
- 固化温度不够或时间不足——最常见的原因
- 固化炉温度均匀性差——有些区域温度偏低
- 胶水混合比例不对——如果是双组份胶水
- 胶水过期或储存不当——活性成分失效
1.7 缺陷对可靠性的综合影响
上面说的每种缺陷,单独拿出来都可能造成产品失效。但实际生产中,这些缺陷往往是“组团出现”的。比如气泡和缺胶经常同时发生,溢胶和偏移也常常相伴。
我整理了一个表格,方便大家对照:
| 缺陷类型 | 主要影响 | 失效模式 | 检测方法 |
|---|---|---|---|
| 气泡/空洞 | 应力缓冲能力下降 | 焊点疲劳开裂 | X-ray、超声扫描 |
| 溢胶 | 污染焊盘/连接器 | 焊接不良、接触不良 | 显微镜目检 |
| 缺胶 | 焊点无支撑 | 焊点开裂、芯片翘曲 | X-ray、切片分析 |
| 偏移 | 填充不均匀 | 局部应力集中 | 显微镜目检 |
| 拉丝 | 短路风险 | 电气短路 | 显微镜目检 |
| 固化不良 | 强度不足、后固化 | 分层、腐蚀 | 硬度测试、DSC |
1.8 知识体系总览
下面这张图,是我自己画的底部填充胶缺陷知识体系。它把缺陷类型、原因、影响和检测方法串在了一起。你一看就明白,这些缺陷不是孤立的,它们之间其实有内在联系。
这张图你看懂了吗?从左到右,缺陷类型、产生原因、可靠性影响,是一条完整的链条。我们做工艺的,就是要从“原因”入手,切断这条链,不让缺陷变成失效。
好了,这一章的内容就到这里。记住一句话:缺陷不可怕,可怕的是不知道它怎么来的、会造成什么后果。后面几章,我会针对每种缺陷,详细讲讲怎么排查、怎么解决。