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底部填充剂技术推广到表面安装元件工艺上，如CSP和BGA。为CSP／BGA设计的底部填充剂具有操作和产量方面的优越性，易于储存，使用寿命长，可在线快速固化，同时也降低了粘度和比重，提高了点胶速度和流动速度；当然，也牺牲了一些材料的特性，产生较高的CTE。
底部填充剂原本是专为倒装芯片设计的。由于硅质的倒装芯片的热膨胀系数比基板材质低很多，因此，在热循环测试中会产生相对位移，导致机械疲劳从而引起不良焊接。底部填充剂材料通常足环氧树脂，利用毛细作用原理渗透到倒装芯片底部，然后固化。它能有效提高焊点的机械强度，从而提高芯片的使用寿命。
现在，底部填充剂技术同样推广到表面安装元件工艺上，如CSP和BGA。这些元件在通常情况下不需底部填充就可以有效抵御热循环，却没有针对反复机械冲击的设计。例如，用于手机上的CSP和BGA，常会由于手机跌落而受到冲击。而应用于汽车和军用电子产品上的CSP和BGA，则需要能够抵御长年震动和强烈冲击的影响。
对于CSP和BGA的底部填充剂，应易于使用、储存和运输，同时应满足所需的可靠性要求。就使用工艺方面而言，如储存条件、使用寿命、点胶性、底部流动速度和固化时间都是应当考虑的参数。如果线路板的价值较高，
则应使用可维修底部填充剂，这种情况下，易维修性就很重要。就可靠性方面而言，无气泡、摔落寿命试验和热冲击寿命试验对于手持设备足几个重要因素。由于线路板直接置于键区下，手机键区的抗冲击性非常重要；汽车和军事电子产品则更应侧重防震和预防更剧烈的热冲击要求。本文着重分析为CSP和BGA设计的底部填充剂的使用工艺及可操作性。
储存条件
传统的倒装芯片底部填充剂需要-40℃的储存条件，这在半导体封装车间里易于实现、因为车间里使用的其他材料如导电胶也需同样的储存条件。然而，对于一般的表面组装车间来说，实现起来却不容易，这里的最低储存条件可能仅是+5℃。BGA和CSP的底部填充剂如果能在一5℃下储存六个月，那么只需一台低成本的冰箱，就可以满足一5℃的要求。这样一来，底部填充剂在+5℃的最低储存条件下也可满足储存要求。
使用寿命(Pot Life)
使用寿命是指底部填充剂从冷冻条件下取出后可有效使用的时间。有效使用是指在一定的点胶速度下可保证的点胶量的连续性及一致性。因此在整个使用寿命中其粘度必须稳定。比如Zymet在界定产品的使用寿命时确定为粘度上升了10％的时间范图1为不同产品的粘度一时间范围。图1为不同产品的粘度-时间曲线。
通常，倒装芯片的底部填充剂的使用寿命只有8小时，最多2天。CSP／BGA的底部填充剂可以有5天或更长的使用寿命。然而，在典型的底部填充操作中，胶粘剂涂在已经预热至90℃的线路板上，意味着点胶管内的温度可能达到40℃。因此，真正的工作寿命应该足在40℃时或者容器处于40℃条件下的使用寿命。可以有2天使用寿命的胶水，在40℃时也许只有8小时的使用寿命。
那么较长的使用寿命为何如此重要呢?使用寿命越短，包装就越小。因此，使用寿命短的产品，就只能使用10CC或30CC的包装，以便在短时间内用完。在高产量的工艺中，这将导致频繁更换针筒，而每一次的更换都有可能引入空气；此外，较短使用寿命的胶水在热胶头内容易硬化，导致不得不进行耗时的清洗。
较长寿命的胶水则可以使用大包装，在1天或数天内不需更换，从而提高产量，减少次品。
点胶性能Dispensability
点胶的简便易用影响产量和成本。低粘度、低密度的产品在较小的压力下更容易从针头出胶，速度更快。一般的底部填充剂的粘度有15000cps或更高。由于含有硅质填充物，比重达1．8。在高速和高精度的点胶要求下，施胶需要采用具压力系统的设备，如螺旋泵和活塞泵。
许多CSP和所有BGA在尺寸上都大于倒装芯片。它们需要更高的流动速度，以达到高产量。最新的底部填充剂为CSP和BGA特别设计，其粘度低于7000cps。由于未加填料，比重通常在1．1。对于一些胶量的重复性要求不高的应用，此类产品可以使用较为经济的螺旋阀和简易气动施胶系统，通过阀门的上下移动宋开关针孔控制胶量。
流动速度
如上所述，CSP／BGA底部填充剂相对于倒装芯片底部填充剂粘度和密度较低。这使得CSP／BGA底部填充剂流动更快，对于填充更大的面积来说更为理想。Zymet采用流过两层重叠的玻璃片的时间作为流动速率的统一衡量方法。两层玻璃片重叠距离为18mm，间隙为75微米(使用垫片)。将这样一个“三明治”放置在热金属面上，使其达到预期温度，然后施胶，并测量流过18mm的时间。
图2将倒装芯片底部填充剂与CSP／BGA底部填充剂的流动速度做了对比。可以看到，较低的粘度和比重的确提高了流动速率。在这一对比中，90℃下只用了一半的时间就流过了18mm。流动速率的提高，保证了流水线生产高速度和高产量。
无气泡底部填充剂(Void Free Encapsulation)
无气泡足保证高可靠性的关键因素。产生气泡的因素有：
·线路板或元件上的湿气
·填充时的流动形态
·助焊剂的适应性
一般在lOO℃以上，吸收的湿气会在底部填充剂固化时挥发，从而产生汽泡。图3对比了未干燥的BGA和125℃下烘烤4小时的BGA的底部填充。许多气泡出现在未干燥的线路板上，而干燥的板上无气泡。
流动形态也影响气泡的出现。在图4，我们做了两种底部填充剂的对比。左图，胶水前端非常平坦，这将形成无气泡的填充，右图的胶水前端呈波状，容易产生气泡。
不匹配的助焊剂对气泡的产生也有很大影响。在图5，元件用两种不同免清洗焊锡膏焊接。其中一个试验出现了附着于焊点的气泡，另一个试验则完全无气泡。虽然气泡很小，但是却能带来灾难性的危害。如果元件譬如为了维修要过回流焊，焊锡就可能会流动，然后形成桥接，导致短路。
固化时间
固化时间对产量的影响很大，一些倒装芯片底部填充需要数小时固化，但这不适合CSP和BGA芯片的组装高速的SMT生产线。新型的CSP／BGA底部填充剂可以在线固化，或过回流焊炉，固化只需5分钟。
固化可以使用动态热量测量法(DSC)，由于化学反应会放热，动态热量测量法通过监测释放出来的热来判定固化程度。如果放热结束，说明反应已经结束，固化完成。
需要说明的是，最快．速度的固化不一定适合组装生产，高速升温至固化速度，然后快速冷却，会产生极大的应力。所以，渐进的温变是最好的方法。
可返工性
如果需要可返工的底部填充剂，那么返工的简便易行是非常重要的。
可返工的产品在200℃-220℃时变软，粘接力也降低。这一温度应高于焊膏熔点，此时元件很容易去除。保持相同温度下，使用工具可刮掉芯片周边的胶体。
匹配的材料特性
为达到CSP／BGA底部填充剂的要求，材料性能有了一些变化。表1对一般的倒装芯片和CSP／BGA的底部填充剂进行了对比。
填充物的去除致使粘度和比重降低，从而使点胶更容易，流动速度更快。Tg点无变化，但是CTE有一定增长，这也许会影响热冲击能力。倒装芯片底部填充剂的CTE范围通常在20ppm／℃到40ppm／℃。在60ppm／℃时，CTE已经不能满足倒装芯片的可靠性要求。
此表同时也显示，可返工底部填充剂可在民用和军用电子中商业化运用。它具有长使用寿命、低粘度、易于施胶和快速固化的优点。为了便于维修，Tg相对降低了。一种硅原料的运用，可以在达到这一目标的同时降低CTE。
结论
为CSP／BGA设计的底部填充剂具有操作和产量方面的优越性。硅质填料的去除拓宽了使用范围，给客户提供了易于储存、长使用寿命、可在线快速固化的产品，同时也降低了粘度和比重，提高点胶速度和流动速度。当然也牺牲了一些材料的特性，产生较高的CTE。一种可返工的具相同工艺优势的底部填充剂已广泛运用于SMT生产中。 | 
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