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Underfill Roadmap

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昨日拜读了中国电子胶水论坛上网友scotthsu提供的一份关于UNDERFILL的资料,是由日本NAMICS(纳美斯)公司整理撰写的(Mutual prosperity to both mankind and nature through Creativity, Innovation and Sensitivity),文中标明为”NAMICS CONFIDENTIAL”,不过既然能够从网络上得到,只怕也CONFIDENTIAL不到哪去,呵呵!全文对underfill做了一个全面的阐述,当然也对开发和检测underfill的一些方法以及发展方向做了综述,对整体了解underfill还是有一定帮助的,目录如下:
R&D Concept:
             A Wide Range of Accumulated Technologies
             In order to satisfy the Customers
             Various kinds of underfill materials
             Performances  promised by the top of market share
             Sufficient Analyzing facilities
Underfill Development:
             Understanding of packaging trends
             Underfill development concept
                     Low warpage&bump crack free
                     Narrow gap penetration
                     Bleeding free
             Products
             Roadmap

看完后个人整理如下:
1、UNDERFILL的化学分类:
Ep-Anhydride system、Ep-Phenol system、 Ep-Amine system,此三种体系各有优缺点,从长远的角度还是以第三者为趋势,尤其像无铅焊接的要求下。下图表明了三种体系的各自优缺点:
 3underfillsystem
当然,目前有不少公司也推出了聚氨酯体系甚至包括硅酮体系的underfill,以上仅仅是就环氧体系进行的分析,当然目前市面上还是以环氧体系为主,不管是一道还是二道underfill产品。
2、UNDERFILL研发流程及分析技术:
Raw Material:GCMS、ICP、CS/AA、SEM、FTIR、Particle Size Distribution Analyzer、Surface Area Analyzer;
Products Design:FEM、Rheometer、Viscometers;
Products analysis:DMA、TMA、TG-DTA、DSC、Ion Chromatograph
Evaluation of completed products:Bonder test、Ion migration、PCT/HAST、TSC、3-dimensional measurement、Shadow moire、SAT;
以上术语解析:
GCMS- Gas Chromatography-Mass Spectrometry 气相色谱质谱联仪
ICP- Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer电感偶合等离子体发射光谱仪
CS/AA- Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry连续光源原子吸收光谱仪
FE-SEM- Field-Emission Scanning Electron Microscope场效发射式扫描电子显微镜
FTIR- Fourier Transform Infrared Spectrometry傅里叶变换红外光谱
Particle Size Distribution Analyzer-粒径分布分析仪
Surface Area Analyzer-比表面积分析仪
FEM- Finite element method有限元法
Rheometer-流变仪
Viscometers-粘度计
DMA-Dynamic Mechanical Analysis动态力学分析
TMA-Thermal Mechanical Analysis热力学分析
TG-DTA-Thermogravimetric-Differential Thermal Analyzer热重差热联用仪
DSC-Differential Scanning Calorimeter差示扫描量热仪
Ion Chromatograph-离子色谱
Bonder test-粘结力测试
Ion migration test-离子迁移测试
PCT – Pressure Cook Test高压蒸煮试验
HAST -Highly Accelerated Stress Test高加速温湿度及偏压测试
TSCT-Thermal Shock Chamber Test热冲击测试
3-dimensional measurement-三维测试
Shadow moire-阴影叠纹法
SAM-Scanning Acoustic Microscope扫描声学显微镜
SAT-Scanning Acoustic Tomography超音波断层扫描

看了上述研发流程和分析技术,就想起上次和一个北大同学探讨关于电子胶水行业的启动资金问题,我开玩笑说20万可以启动、200万可以启动、2000万也可以启动,看如何定位,其实只怕也是不无道理。仅仅是简单生产和简易检测的话20万是可以做一两个型号的产品了,配置高点的话加上Products analysis和Evaluation of completed products中的部分仪器200万也是不够的,如果再将上面四个方面的仪器设备整全的话2000万只怕也是不够的,呵呵!其实精细化工的东西,贵就贵在分析和检测,如果少掉这个的话很多新产品只怕也只能是与客户慢慢配合慢慢摸索来改善,而此类产品的市场拓展性,以及出现问题时追溯深层次原因的话只怕就没有办法了。
3、UNDERFILL的关键参数:
当然TDS上会提供很多相关UNDERFILL的固化前后的性能参数,其实固化前的参数只与操作与工艺以及储存有关,过度追求某项固化前指标意义不大。不过现在国内很多使用者尤其是本土厂商使用者往往纠结于这一块,导致目前出现了五花八门的产品。后期性能有几个关键点,但实际每个关键点又是相互制约和平衡的,我觉得此文分析比较客观,着重就Tg玻璃化温度和Module模量的关系展开探讨,并根据客户的不同需求在其中取得一个平衡(trade-off),引用原文的话就是Bump protection and warpage is trade-off,如图:
 bumpandwarpage
4、关于Low-k的知识:
文中提到一个关于芯片Low-k的发展趋势问题,以前没怎么听说过,在网上查了一篇文章看了看,但依旧不大了解,有进一步兴趣的朋友可去以下一篇转载的日志里面查看。什么是Low-K?什么是High-K?

综上所述,其实namics的underfill产品绝大多数是用于一道封装的,主要用与flip-chip BGA、COF、COC等领域,像AMD、INTEL公司里面的很多CPU芯片都是使用该公司的材料的。所以与目前国内更多用于SMT工艺中的二道underfill还是有很大的不同,其后期的各项可靠性要求更高,故需要投入的专业人力、财力和物力是更高的。这一块也是国内发展的一个方向,关键看是否有公司能持续的投入到这一块工作来!

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