一种芯片bga封装加固方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子产品制备技术领域，具体涉及一种芯片BGA封装加固方法，常温 下即可完成芯片BGA封装后的加固。
【背景技术】
[0002] 随着集成电路技术的发展，硅单芯片集成度不断提高，对集成电路的封装要求更 加严格，为满足发展的需要，BGA应运而生，当今BGA -度成为CPU、主板上南、北桥芯片等高 密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。
[0003] 封装胶是指可以将某些元器件进行密封、包封或灌封的一类电子胶水或粘合剂， 灌封后可以起到防水、防潮、防震、防尘、散热、保密等作用。常见的封装胶主要包括环氧类 封装胶、有机硅类封装胶、聚氨酯封装胶以及紫外线光固化封装胶等。环氧类封装胶：一般 都是刚性硬质的，大部分为双组份需要调和后使用，少部分单组份的需要加温才能固化。有 机硅类封装胶几乎都是软质弹性的，与环氧相同，其中大部分为双组份需要调和后使用，少 部分单组份的需要加温才能固化。
[0004] BGA封装结构中芯片与基板的互连方式主要有两种：引线键合和倒装焊。抗拉强 度，表征材料最大均匀塑性变形的抗力。拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致 的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形。当I/O数〈600时，引线键合的 成本低于倒装焊，并且加工灵活。但对键合丝的要求较高，必须具有好的中、低弧度长弧线 性能，且良好的韧性及抗拉强度。所以它的缺点是现有设别的焊接精度已经达到极限。
[0005] 由于高密度电路板中庞大的引脚数量，给封装技术带来了革命性的挑战。当手机 或其它手持设备中的BGA芯片在进行封装时，传统的密封方式存在焊接虚焊、带有汽泡等 问题，对产品中的元器件能否经受跌落测试和反复案件动作产生巨大威胁。为了确保BGA 芯片在PCBA上焊接无异常，很多电子厂纷纷研究BGA封装时加固的胶，进行芯片BGA封装 加固，以提高抗跌落性，达到加固元器件的目的。
[0006] 目前市面上芯片BGA封装的加固方式大致分为两种：一种是底部填充，采用环氧 树脂，通过在加温炉或者烤箱内的高温条件下固化8~20mins ;另一种是采用UV固化材料， 通过在UV炉或者LED面光源等紫外线装置内进行UV照射固化。这两种方式不是需要100 摄氏度以上的高温就是需要精密复杂的设备才能完成固化过程，增加了制造流程，降低了 生产效率，增加了生产成本，生产过程中产生的热量对环境也带不来积极的作用，既不节能 也不环保。
[0007] 当芯片或者元器件在SMT封装出现虚焊、空气等异常时，需要重工，重工的目的即 为清除加固胶，完成重复上一制程。现有BGA封装加固胶在清除时只能使用加热法，但是根 据胶体材料不同，加热温度迥异，有时温度过高会对周边元器件造成不可逆的损伤，除胶方 法单一，使原本可重工的PCB工作板变成了"食之无味，弃之可惜"的"鸡肋"。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种芯片BGA封装加固方法，常温下即可 完成加固，显者提尚芯片BGA封装后的稳定性，提尚封装广品的抗跌洛性。
[0009] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种芯片BGA封装加固方法，包 括以下步骤，芯片经BGA贴装于PCB板后，在芯片与PCB板之间填充BGA封装加固胶，常温 固化10-30分钟，即完成对芯片BGA封装的加固； 所述BGA封装加固胶，按质量份，包括以下组分： 硅溶胶 50-60份 热固性丙烯酸树脂预聚物30-40份 石蜡 1-5份 水系聚氨酯化合物 1-3份 所述硅溶胶中，二氧化硅的质量分数为30-50% ; 所述热固性丙烯酸树脂预聚物由单官能团丙烯酸酯单体与含氮乙烯基单体经反应形 成； 所述热固性丙稀酸树脂预聚物的分子量为3500-5000,分子量分布为1. 5-1. 7 ; 所述水系聚氨酯化合物的分子量为10000-14000。
[0010] 本发明提供的用于芯片BGA封装后的加固方法，在SMT零件打件过炉后，在BGA芯 片四角点上BGA封装加固胶，常温放置5-30分钟，优选10分钟即固化，从而完成芯片BGA 封装加固；如遇零件返修，需要除胶时，仅需少量溶剂，常温下即可去除加固胶，利于芯片的 取拿，特别的，本发明公开的加固胶亦可采用加热方式去除，热去胶温度远低于现有除胶时 的温度。
[0011] 本发明的硅溶胶为无机高组份硅溶胶，浓度达到30-50%，二氧化硅粒径范围为 20-30nm，当硅溶胶水份蒸发时，胶粒表面的羟基与PCB基板以及芯片形成强的作用力，使 得胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成娃氧结合，能很好的粘接物体。
[0012] 热固性丙烯酸树脂预聚物是指以丙烯酸酯单体为基本成分，与乙烯基单体经一定 反应形成的聚合物，带有大量的反应基团，在制胶时通过加入的聚氨酯化合物的反应基团 反应，最终形成网络结构，达到不溶不熔的热固性效果，能提升胶水的硬度和强度，并使胶 水机械性能、耐化学品性能大大提高。本发明的热固性丙烯酸树脂预聚物由单官能团丙烯 酸酯单体与含氮乙烯基单体经反应形成，所述单官能团丙稀酸酯单体、含氮乙烯基单体的 结构式分别为：
[0013] 本发明的热固性丙烯酸树脂预聚物保留单体所有的芳杂环以及磷酸基团，芳杂环 树脂体系固化后交联密度的填充，提高胶水的强度；磷酸基团还起到偶联的作用，不但可以 与硅溶胶中硅表面的羟基反应形成磷酸盐，增加体系内部结合力，还可以与基板以及硅芯 片表面反生化学偶联作用，形成的作用力远大于物理吸附力，由于化学键的产生，大大提高 了整个体系的粘接性能，保证加固效果。热固性丙烯酸树脂预聚物为胶水中的树脂主体，其 余组分被其浸润，其对胶水的固化性能，特别是固化时的收缩、对芯片引脚焊点的膨胀力有 很大影响，本发明创造性的使用上述单体聚合制备的热固性丙烯酸树脂预聚物收缩性好， 作为包容树脂，与其他组分相容性好，得到的加固胶固化时延展性好，不会挤压芯片焊点， 减少芯片与基板之间的CTE，使塑形变形转化为弹性变形，避免了现有胶水在固化时应力 大触碰焊点，从而导致焊点位移的缺陷。
[0014] 优选的，在单官能团丙烯酸酯单体与含氮乙烯基单体反应形成热固性丙烯酸树脂 预聚物时，单官能团丙烯酸酯单体与含氮乙烯基单体的摩尔比为1 : (1.25-1.35)。这不是 简单的为了反应完全，而采用的稍提高某一原料比例的常规手段，而是创造性的设定单官 能团丙烯酸酯单体与含氮乙烯基单体的摩尔比，含氮乙烯基单体上的乙烯基大部分与单官 能团丙稀酸酯单体上的乙烯基交联，同时还有部分会与羟基形成醚键，在进一步增加预聚 物交联强度的同时，又赋予预聚物一定的柔韧性，以此预聚物为主体树脂，用于加固胶，在 固化时延展性好，固化收缩率合适，固化后有一定的韧性，同时自身刚性基团以及与其他组 分的交联保证了胶水的硬度、强度、固化速率以及抗剪切、抗拉强度，取得了意想不到的效 果。
[0015] 同时，本发明中，单官能团丙烯酸酯单体带有磷元素、硅元素，含氮乙烯基单体带 有氮元素，两者反应形成的反应形成热固性丙烯酸树脂预聚物不仅耐热性好，与PCB基材 (以及娃芯片）粘接强度尚，有利于提尚芯片与基材层的附着力，特别是受热情况下，依旧能 保持芯片与基材的粘接；特别的，该树脂体系能形成协同阻燃作用，会产生硅氮磷阻燃效 应，改善了体系的阻燃性能，在遇明火情况下，磷源阻隔、氮源膨胀、硅源耐