在半導體封裝技術飛速發(fā)展的今天，底部填充工藝已成為確保芯片長期可靠性的核心技術之一。隨著芯片集成度不斷提升、封裝尺寸持續(xù)縮小，熱膨脹系數(shù)(CTE)失配導致的應力問題日益突出，底部填充工藝應運而生并不斷發(fā)展，成為先進封裝技術中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。

▲底部填充工藝示意圖  來源：網(wǎng)絡工藝背景與發(fā)展現(xiàn)狀

半導體底部填充技術起源于20世紀70年代的IBM公司，最初應用于陶瓷基板領域，后隨著有機基板取代陶瓷基板而實現(xiàn)規(guī)模化應用。全球半導體底部填充膠市場預計以10.48%的年復合增長率(CAGR)持續(xù)擴張，2024年市場規(guī)模達7.21億美元，2031年將突破14.43億美元。中國市場表現(xiàn)尤為突出，預計2031年全球占比將達24.72%，增速顯著高于全球平均水平，這主要得益于新能源汽車、AI芯片、5G通信等新興技術領域的快速發(fā)展。

▲全球半導體底部填充銷售額  來源：網(wǎng)絡工藝原理與核心價值

底部填充工藝的核心原理是通過在芯片與基板之間填充高分子材料，形成機械支撐結構，有效分散因熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的應力。具體而言，當芯片與基板經(jīng)歷溫度變化時，固化后的底部填充材料將兩者緊密連接，使原本集中在焊點上的應力重新分布到整個界面區(qū)域，從而顯著降低焊點所承受的應變。

底部填充工藝提供三大核心價值：
· 應力緩沖與分散：緩解CTE失配導致熱機械應力，防止焊點疲勞開裂
· 增強機械強度：為焊點提供額外支撐，提高抗沖擊、抗振動能力
· 環(huán)境防護：形成密封屏障，防止?jié)駳夂臀廴疚锴秩耄苊飧g和短路

▲底部填充工藝示意圖  來源：網(wǎng)絡工藝類型與技術分類

底部填充工藝主要分為以下幾類：
1. 按填充方式分類
· 毛細流動型底部填充(CUF)：依賴膠水毛細流動自然填充，工藝簡單但耗時較長
· 非流動型底部填充(NUF)：預先點膠后通過回流焊固化，適用于CSP、BGA等工藝
·  晶圓級底部填充(WLUF)：在晶圓制造階段完成填充，適合超薄芯片
·  模塑底部填充(MUF)：結合注塑成型工藝，適用于多芯片集成封裝

▲底部填充工藝分類  來源：網(wǎng)絡

2. 按應用場景分類
· 倒裝芯片底部填充：用于芯片與封裝基板互連凸點之間間隙的填充，精度要求高(微米級)
· BGA底部填充：用于封裝基板與PCB印制電路板之間互連的焊球之間的填充，精度要求相對較低(毫米級)騰盛精密底部填充解決方案
底部填充工藝作為半導體封裝中的關鍵環(huán)節(jié)，雖然能顯著提升器件可靠性，但在實際應用中仍面臨多重技術挑戰(zhàn)，主要包括填充不飽滿、空洞形成、材料匹配、熱管理、大尺寸芯片封裝等核心難點。作為國內領先的精密裝備企業(yè)，騰盛精密針對不同封裝需求開發(fā)了專業(yè)化的底部填充設備：

1、晶圓級底部填充WDS2500
· 技術特點：定制專屬的設備前端模塊，1供2的配置與2臺點膠機組成完整系統(tǒng)
· 兼容性：可兼容8/12英寸晶圓，設有預熱平臺和冷卻平臺
· 應用場景：專為晶圓級Underfill工藝研發(fā)，適用于CoWoS等先進封裝技術

2. 面板級底部填充Sherpa1000
·技術特點：專為面板級工藝研發(fā)，支持大面積模塑
·核心優(yōu)勢：可實現(xiàn)2-3倍的產(chǎn)能提升，有效緩解AI芯片對先進封裝產(chǎn)能的瓶頸
·應用場景：適用于CoPoS等先進封裝技術，滿足高密度、大面積封裝需求

3. 板級底部填充Sherpa900
· 技術特點：采用一體式鑄造成型工藝，搭載龍門雙驅U型直線電機，點膠快準穩(wěn)
· 核心優(yōu)勢：支持選配傾斜旋轉機構，實現(xiàn)芯片四邊的傾斜點膠，對于提升Fillet，減小KOZ效果顯著
· 應用場景：適用于FCBGA、FCCSP、SiP等封裝中的倒裝技術

在半導體產(chǎn)業(yè)向高性能、小型化、高可靠性發(fā)展的今天，底部填充工藝作為封裝可靠性的關鍵保障，其技術進步將直接影響半導體產(chǎn)品的性能與壽命。隨著中國企業(yè)在Chiplet封裝等領域的持續(xù)突破，本土品牌在全球高端市場的份額有望逐步提升，為半導體產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控發(fā)展提供有力支撐。