底部填充膠(Underfill)是倒裝芯片、BGA、CSP 等先進封裝中不可或缺的材料:它在芯片與基板之間形成一層致密的填充層,把焊點完整包覆起來,將芯片與基板的熱膨脹應力均勻分散,從而大幅提升封裝體在溫度循環、跌落沖擊下的可靠性。然而,這層填充膠一旦在固化后留下氣泡空洞(Void),可靠性優勢就會大打折扣——空洞會成為應力集中點與濕氣通道,在熱循環中誘發裂紋擴展,嚴重的直接導致焊點失效。
一、氣泡空洞從哪里來
底部填充膠的氣泡來源,往往在攪拌與施膠階段就已經埋下:
1. 膠體本身黏度高、觸變性明顯,攪拌或點膠過程中容易把空氣裹進去,形成細密微泡;
2. 底部填充膠普遍含有二氧化硅等無機填料,填料顆粒表面會吸附氣體,混合不均時氣體難以釋放;
3. 部分體系含有助焊劑或微量溶劑成分,在固化放熱階段揮發,如果膠層中本就存在微小空腔,氣體受熱膨脹就會形成可見空洞。

固化后填充膠層中殘留的氣泡空洞(示意),是封裝可靠性的隱患來源
這些氣泡一旦在固化前沒有被徹底排出,固化后就會永久留在膠層內部——這也是封裝良率分析與失效分析中,空洞缺陷常年排在首位的原因。
二、為什么靠靜置排不干凈
不少人會想:氣泡密度比膠小,放著讓它自己浮上來不行嗎?在高黏度體系里,這條路幾乎走不通。
氣泡在液體中的上浮速度與液體黏度成反比——黏度越高,氣泡上浮越慢。底部填充膠的黏度通常在數萬毫帕·秒量級,在這樣的黏度下,微米級氣泡幾乎處于"懸浮"狀態,靜置數小時也難以上浮到液面;即使部分大氣泡浮出,內部殘留的微小氣泡依然無法去除。
更要命的是,靜置還會帶來新問題:填料在重力作用下緩慢沉降,膠體上下出現濃度梯度,反而破壞了混合均勻性。一邊是氣泡排不掉,一邊是填料在沉降,這正是靜置脫泡在高黏度填充體系中的兩難處境。
三、真空脫泡攪拌機如何從源頭解決
真空脫泡攪拌機把"混合"與"脫泡"放在同一個真空周期內完成,核心在于公轉、自轉與真空三個動作的協同:
真空負壓讓氣泡"無處藏身":腔體抽真空后,膠體內部的氣泡內外壓差急劇增大,微小氣泡迅速膨脹、上浮并破裂,氣體被持續抽離腔體——這是針對高黏度體系最直接有效的排泡方式。
公轉自轉讓混合"同步完成":料杯隨轉盤公轉產生離心混合,同時繞自身軸線自轉產生剪切分散,底部填充膠與填料在幾十秒到數分鐘內完成均勻混合,不需要槳葉攪拌,也就不會有槳葉旋轉二次裹氣的問題,更省去了槳葉清洗環節。

真空負壓環境中,膠液內部氣泡膨脹上浮并逸出(示意)
邊混合、邊脫泡,一次周期完成兩件事——既避免了靜置帶來的填料沉降,也讓氣泡在固化前被徹底趕出膠體,從源頭解決空洞隱患。
四、脫泡充分后,封裝可靠性回到正軌
經過真空脫泡攪拌處理的底部填充膠,施膠后能均勻鋪展、充分潤濕芯片與基板間隙,固化后形成致密飽滿的填充層與平滑的彎月面(Fillet),焊點被完整包覆,熱應力緩沖連續均勻。

脫泡充分的底部填充層:致密飽滿、無空洞,焊點完整包覆(示意)
這一工藝環節的提升,直接對應到倒裝芯片、系統級封裝、車載功率模塊、通信基站等高可靠性場景的良率與壽命表現——空洞缺陷減少了,溫度循環下的裂紋風險與電遷移隱患也隨之下降。
五、工藝選型建議
1. 看單批次用量:底部填充膠單批次用量通常較小,研發與小批量產階段適合臺式真空機型,量產階段可按節拍選擇更大罐容的機型,料罐規格建議按"罐數+單次裝載量"的口徑與設備廠商核對;
2. 看裝載量:無論機型大小,單批次膠量建議控制在設備標稱裝載量的50%左右,為氣泡膨脹上浮留足空間,脫泡效果更穩定;
3. 看填料特性:含高比例二氧化硅填料的體系,建議優先關注帶可調轉速比功能的機型,混合階段適當延長、避免剪切過度導致填料破碎;
4. 一切以試料為準:不同底部填充膠的黏度、觸變性與填料體系差異很大,正式導入前建議用實際材料打樣測試,以實測脫泡效果與混合均勻度確認工藝窗口。
六、關于思邁達
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