微電子器件封裝正走向能夠容納大集成電路的高密度互聯技術。為了滿足這些要求，過去兩年中CSP和BGA倒裝芯片的應用增加了不少。研究發現，底膠填充工藝可以滿足倒裝芯片對組裝結構的可靠性要求。至于汽車電器、手機及其他便攜電子產品等要求嚴格的應用，CSP和BG A還可利用底膠增加耐沖擊性和抗振性。
        傳統的毛細充填材料現在有了較高的流動速度和較短的固化時間，但卻需要一些附加處理工序。為了減少這些工序并增加表面貼裝技術 (SMT)的相容性，新開發的非流動型底膠(以下簡稱NFFUF)提供了一種方法，它們的涂覆和使用方式基本上和傳統的粘性助焊劑產品相同，在底層填充之前預先貼附器件。因此，它們能在相同的焊膏回流過程中既提供助焊性，又提供保護性底膠層。
        周邊焊凸組件性能數據
        在先前出版的著作中，已經證實了在OSP涂覆和Ni/Au鍍膜焊盤上利用NFFUF產品焊接周邊凸起(PB)500mil和200mil方型裸片的可靠性。
        在近的研究中，利用三種NFFUF商品在OSP涂覆和Ni/Au 鍍膜焊盤上焊接較大的300 MSFB芯片，連續性合格率均在98%以上，而用于OSP涂覆焊盤的產品更獲得合格率。盡管按照生產標準來看，試驗涉及的元件數目很少，但依然被視作為采用該技術達到高良率的指標。只要加上穩態過程和改進的加工技術，相信能夠獲得更高的良率。
        為了進一步對NFFUF產品進行測定，設計了一種新型雙面試驗媒介，采用62mil厚FR-4基板和OSP涂覆銅焊盤。面陣列器件包括一面(共6個位置)有2個不同全陣列倒裝芯片，另一面則有8個CSP和2個BGA。
        在檢測電路板和器件的過程中，出現了兩個問題。，電路板上倒裝芯片的位置與計劃位置正好相反。盡管裸片上大部分區域依然可以測定連續性，但是有一個焊球對準了阻焊膜而相應的焊盤卻無焊球。器件對位不準的主要問題是阻焊膜上的焊球使其他焊球無法形成適當的塌陷。焊球的偏差因裸片而異。帶300個l/O(FA-10) 的200mil×200mil裸片只有一對焊球與焊盤錯位，而帶1200個l /O(FA-10)的400mil芯片有4對焊球錯位。
        在第二面上，檢驗發現的主要問題是1英寸方形大型BGA的平面性，被測的BGA由256個以2mil高、32mil直徑周邊陣列形式的錫球組成。CSP 未發現有任何平面性或對準問題，CSP為400mil見方，焊球高17mil、直徑23mil、間距32mil。
        BGA封裝在器件的平面性、尺寸和焊球上呈現出其他可變因素。這種BGA封裝件相當大，1平方英寸并帶三排周邊焊球，里邊的兩行在大多數情況下顯示的互聯，連續性問題照例見于外面一行焊球的一側。在器件檢驗過程中發現的BGA翹曲可能是造成這個問題的原因。
        正確選擇產品縮短烘干時間
        在每個生產工序對使用新型NFFUF的注意事項和組裝約束條件進行了調查：預烘干、點膠操作、貼裝操作和回流操作。
        無論使用NFFUF產品還是傳統的毛細填充法，實現可靠的倒裝焊接的一個決定性因素是消滅較大的空洞，特別是在焊球之間?？斩粗饕怯苫逅乃忠约霸邳c膠和貼片過程中產生的氣泡引起。如果在焊球之間有空洞而且器件受到溫度沖擊，施加在焊點上的壓力迫使焊料進入空洞。只要空洞足夠大，焊料就會在相鄰的I/O之間形成橋接。
        基板在組裝前吸潮可能在回流過程中引起NFFUF膠層出現空洞。為了避免潮氣誘發空洞，基板必須經過預烘干。為了確定消除此類空洞的正確烘干溫度和時間導向，進行了兩次試驗分析。
        60℃預烘干測定結果顯示，即使經過96小時的烘干，空洞依然明顯。在120℃下烘干90分鐘以后，空洞基本消失；在90分鐘至3小時的預烘干時間范圍內，40個組件的良率達到；而在120℃下預烘干 18小時的電路板良率較低，約90%。橫截面顯示焊球至焊盤的濕度有問題，這說明了在電路板選用OSP銅保護劑時氮氣環境的烘箱的使用價值。
        此外，三種不同的NFFUF在兩種條件下(無預烘干時間和在120℃ 下預烘干2小時)利用62mil FR-4組件配置上的PB-500器件進行了評估。這項研究的結果顯示，配方成分對未經烘干基板上的空洞形成程度有影響，特別是其中一種配方的空洞形成始終少于其他兩種，這說明了正確地選擇產品可以縮短烘干時間。
        盡管Kapton組件也在120℃下預烘干2小時，回流空洞依然明顯，這使人想到預烘干后再次吸潮可能是問題的關鍵。因此，對Kapton 基板能夠經受潮濕環境的時間進行了集中研究。結果顯示，在Kapton 基板上，潮氣在40分鐘之內迅速誘發空洞。
        點膠NFFUF的一個關鍵問題是在點膠或材料流動過程中，膠點模式對焊球周圍形成氣泡有怎樣的影響。利用62mil FR-4基板上的NiAu焊盤和PB-500裸片對三種膠點模式進行研究，焊盤位于寬16mil、由阻焊膜界定的溝槽內，電路板在120℃下預烘干2小時。用容積式自動點膠機，點涂所需數量的NFFUF。
        對組件(每個膠點模式10件)進行C-SAM檢驗發現，團形膠點無氣泡，而其他兩個模式有時在焊點周圍產生小空洞，有時順著溝槽形成狹長的小氣泡?？梢詳喽ǎ谌舾蓚€流體會聚成一點的情況下，容易攔住氣泡。團形膠點模式的另一優點是點膠時間比X形或5點形大為縮短。
        采用一種NFFUF產品對三個貼裝參數進行研究，這些參數是貼裝速度、貼裝停留(保壓)時間和貼裝力。貼裝速度和停留時間(放置以后壓住裸片的總時間)是影響產量的重要因素，而貼裝力則對產量沒有影響。
        貼裝停留時間和貼裝力對連續性良率具有突出的影響：停留時間使液體回彈效應消失在壓力釋放之前，貼裝力確保所有的焊球與焊盤接觸。
        研究證明，NFFUF與周邊焊球型倒裝芯片一起使用可以達到大部分直接貼片(DCA)用途的可靠性要求。被評估的器件包括500mil、焊球間距小到6mil的方形裸片。研究還顯示，這些器件的電氣連續性良率達98%以上，而且可以通過調諧和穩定生產過程進一步改進。另外，還需要對全陣列倒裝芯片進行工藝研究，特別是較大型 1200I/O裸片，并對電路板生產、空洞和良率涉及的問題繼續進行分析和解決。