在封装产业中，底部填充剂广泛用来抵消器件的连接处（如倒装芯片组装中芯片和基底之间焊点等）热膨胀系数不匹配带来的害处。底部填充剂抵消热膨胀系数不匹配所带来的影响的效果大小，主要取决于其热力特性，如杨氏模量和热膨胀系数等。底部填充剂的其他重要性质包括导热系数、吸湿性、粘度等。可通过在其聚合物基底中添加二氧化硅等填充颗粒，来改变所有底部填充剂的上述特性。具体而言，可通过改变填充颗粒的性质[37]或填充颗粒的含量来改变底部填充剂的性质。
填充量（指填充颗粒在底部填充剂中的含量）是一个很重要的问题，特别是对于无流动的底部填充剂。这是因为，一方面人们渴望通过提高填充量来降低热膨胀系数；但另一方面，提高填充量又会降低底部填充剂的流动特性，使得在填充过程中底部填充剂内部和焊料与衬底界面处容易出现缺陷[38]。图2.10给出了无流动的底部填充过程中产生的一个缺陷。
图2.10 焊点横截面
a）底部填充料滞留在焊料凸点和焊盘间 b）焊料凸点和焊盘间融合良好(www.xing528.com)
与传统毛细管的底部填充剂相比，无流底部填充剂具有更高的热膨胀系数，因为其填充量低。为了检测这对倒装芯片焊点寿命的影响，Lu等人[38]通过在底部填充剂的性能范围内对其施加循环热力载荷，模拟了倒装芯片的疲劳寿命。图2.11所示为该模拟使用的三维有限元分析模型，图2.12所示为焊点寿命的预测结果。模拟结果证明，与使用传统底部填充剂的倒装芯片相比，使用无流底部填充剂的倒装芯片的寿命明显更短。为了获得最高的可靠性，无流底部填充剂的热膨胀系数（CTE）需要降至约20×10-6/℃。
图2.11 倒装芯片的计算机三维有限元模型（已用于研究无流底部填充剂的影响）
采用纳米填充颗粒可能是该问题的解决之道[39，40]，因为这一技术能在不影响焊点质量的情况下增大填充量。Lall等人[41]已经开发了一种预测底部填充剂随温度变化的方法。该方法是基于等效体积单元和修正的随机空间吸附实现的（见本书第14章）。他们的研究结果表明，当填充颗粒的体积分数高于30%时，无流底部填充剂的热膨胀系数小于40×10-6/℃。这与毛细管底部填充剂的值很接近。
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