可修復的和傳統的急速固化、快速流動的底部填充材料是由0到50%的填充料所組成。它們可以在-55 ℃到125℃的溫度范圍內可靠地使用,其填滿25微米間隙的速度很快。對于常規的消費類產品應用來說, 它們能夠很好地滿足使用要求。這些材料可以在5分鐘或者更短的時間內進行固化。在實施涂布工藝的時 候,可以使用同樣的設備和工藝流程,緩緩地進行底部填充工藝處理。這樣可以使用同一設備在一個小時 內加工處理許多部件。
開發可修復底部填充材料的關鍵在于尋找一種方法。它能夠很快地取下元器件,便于清理并在用于替 換元器件的位置上作好下一步工作的準備。當第二個元器件被安置好了以后,它可以保持良好的可靠性。
修復工藝實際上分為3個部分。待修復元器件在220℃到230℃的溫度條件下加熱1分鐘或者更少的時間 。然后管芯通過鑷子取出或者通過真空吸咐裝置利用輕微的扭轉來破壞最后的粘接劑。當底部填充材料的 大部分通過有關設備去除掉后,一些殘余物仍會留在PCB基板上,尤其是在填角區域。
然后可以采用不涉及溶劑和酸性物質的簡單的工藝規程,來仔細地去除掉所剩下的殘余物。一臺高速 刷凈設備,通常被稱為“清潔工”,可以清除掉有缺陷元器件被去掉以后所剩下的任何殘余物。由于過度 的對電路板施加壓力會危及到焊料掩膜或者金焊盤,對“清潔工”所施加的工作壓力必須認真予以控制。 在開始工藝處理開發期間,潔凈度可以通過FT-IR分析裝置進行外觀檢查來進行確定。在清潔處理期間, 即使一些金被清理掉,在重新安置器件以前不會進一步要求對該位置進行處理。
為了能夠去除底部填充的殘余物,人們繼續尋找一種非物理的處理方法。這將可能要求開發出一種新 型的單分子體,它在低于現如今環氧樹脂單分子體可修復的240℃以下時,能開始有效進行分解。
對于修復操作來說最后一項工作是測試用新芯片替換原有芯片的能力。作為一項新的裝配操作,修復 裝配應該擁有與先前一樣的可靠性。為了能夠確認重新替換上的倒裝芯片組件在整個使用壽命期間的可靠 性情況,需要對各種參數進行測量。符合一些確定的目標值,一般來說能夠預示其具有良好的可靠性。對 于底部填充材料來說,測試參數一般為測試熱膨脹系數(CTE)、轉變溫度(Tg)、耐濕性(上升氣道)以 及模量。性能特性是熱循環特性和粘接特性。其它需要測量的參數是最低離子容量和 輻射,以及穩定的 介電常數等。
可修復底部填充材料的可靠性和性能已經被證明能夠比得上傳統的板級底部填充。對于CSP器件和BGA 器件來說,為了能夠證明原始組件和經修復組件的可靠性情況,使用了落錘試驗。采用落錘試驗進行測試 的結果表明:經修復處理的組件比原始組件具有更好的可靠性。這個結果的產生是因為在修復階段實施清 除工作期間,需要對電路板的表面進行磨擦,這樣就增強了粘接的效果。因為電路板的表面變得粗糙,所 以可與所粘接的基板產生很強的粘接效果。
另外需要對器件進行熱循環測試,以此來確認修復工作是否減弱了所替換的器件的熱循環特性。對于 倒裝芯片組件來說,熱循環測試的結果表明:在經歷了超過500次的加熱和冷卻循環試驗后,原始組件和 修復位置上的器件情況類似。
新的可修復底部填充材料正在研究開發之中,其中包括能夠兼容氮化硅酮鈍化倒裝芯片的材料,以及 能夠承受多次回流循環而不發生破裂現象的高溫材料。
目前可修復底部填充材料能夠很好地滿足聚酰亞胺鈍化管芯,但還不能夠滿足氮化硅酮鈍化管芯的使 用要求。
研究中的新的可修復底部填充材料是基于相同的具有專利權的單分子體,它可以在通常的回流溫度下 進行修復操作。這些材料將提供比通常的回流焊接溫度更高的修復溫度,允許底部填充材料經受多次回流 溫度的循環沖擊,如同現在許多不可修復底部填充材料所做的那樣。同時,改善可修復底部填充的操作速 度的工作也在開展中。