底部填充胶(Underfill)是倒装芯片、BGA、CSP 等先进封装中不可或缺的材料:它在芯片与基板之间形成一层致密的填充层,把焊点完整包覆起来,将芯片与基板的热膨胀应力均匀分散,从而大幅提升封装体在温度循环、跌落冲击下的可靠性。然而,这层填充胶一旦在固化后留下气泡空洞(Void),可靠性优势就会大打折扣——空洞会成为应力集中点与湿气通道,在热循环中诱发裂纹扩展,严重的直接导致焊点失效。
一、气泡空洞从哪里来
底部填充胶的气泡来源,往往在搅拌与施胶阶段就已经埋下:
1. 胶体本身黏度高、触变性明显,搅拌或点胶过程中容易把空气裹进去,形成细密微泡;
2. 底部填充胶普遍含有二氧化硅等无机填料,填料颗粒表面会吸附气体,混合不均时气体难以释放;
3. 部分体系含有助焊剂或微量溶剂成分,在固化放热阶段挥发,如果胶层中本就存在微小空腔,气体受热膨胀就会形成可见空洞。

固化后填充胶层中残留的气泡空洞(示意),是封装可靠性的隐患来源
这些气泡一旦在固化前没有被彻底排出,固化后就会永久留在胶层内部——这也是封装良率分析与失效分析中,空洞缺陷常年排在首位的原因。
二、为什么靠静置排不干净
不少人会想:气泡密度比胶小,放着让它自己浮上来不行吗?在高黏度体系里,这条路几乎走不通。
气泡在液体中的上浮速度与液体黏度成反比——黏度越高,气泡上浮越慢。底部填充胶的黏度通常在数万毫帕·秒量级,在这样的黏度下,微米级气泡几乎处于"悬浮"状态,静置数小时也难以上浮到液面;即使部分大气泡浮出,内部残留的微小气泡依然无法去除。
更要命的是,静置还会带来新问题:填料在重力作用下缓慢沉降,胶体上下出现浓度梯度,反而破坏了混合均匀性。一边是气泡排不掉,一边是填料在沉降,这正是静置脱泡在高黏度填充体系中的两难处境。
三、真空脱泡搅拌机如何从源头解决
真空脱泡搅拌机把"混合"与"脱泡"放在同一个真空周期内完成,核心在于公转、自转与真空三个动作的协同:
真空负压让气泡"无处藏身":腔体抽真空后,胶体内部的气泡内外压差急剧增大,微小气泡迅速膨胀、上浮并破裂,气体被持续抽离腔体——这是针对高黏度体系最直接有效的排泡方式。
公转自转让混合"同步完成":料杯随转盘公转产生离心混合,同时绕自身轴线自转产生剪切分散,底部填充胶与填料在几十秒到数分钟内完成均匀混合,不需要桨叶搅拌,也就不会有桨叶旋转二次裹气的问题,更省去了桨叶清洗环节。

真空负压环境中,胶液内部气泡膨胀上浮并逸出(示意)
边混合、边脱泡,一次周期完成两件事——既避免了静置带来的填料沉降,也让气泡在固化前被彻底赶出胶体,从源头解决空洞隐患。
四、脱泡充分后,封装可靠性回到正轨
经过真空脱泡搅拌处理的底部填充胶,施胶后能均匀铺展、充分润湿芯片与基板间隙,固化后形成致密饱满的填充层与平滑的弯月面(Fillet),焊点被完整包覆,热应力缓冲连续均匀。

脱泡充分的底部填充层:致密饱满、无空洞,焊点完整包覆(示意)
这一工艺环节的提升,直接对应到倒装芯片、系统级封装、车载功率模块、通信基站等高可靠性场景的良率与寿命表现——空洞缺陷减少了,温度循环下的裂纹风险与电迁移隐患也随之下降。
五、工艺选型建议
1. 看单批次用量:底部填充胶单批次用量通常较小,研发与小批量产阶段适合台式真空机型,量产阶段可按节拍选择更大罐容的机型,料罐规格建议按"罐数+单次装载量"的口径与设备厂商核对;
2. 看装载量:无论机型大小,单批次胶量建议控制在设备标称装载量的50%左右,为气泡膨胀上浮留足空间,脱泡效果更稳定;
3. 看填料特性:含高比例二氧化硅填料的体系,建议优先关注带可调转速比功能的机型,混合阶段适当延长、避免剪切过度导致填料破碎;
4. 一切以试料为准:不同底部填充胶的黏度、触变性与填料体系差异很大,正式导入前建议用实际材料打样测试,以实测脱泡效果与混合均匀度确认工艺窗口。
六、关于思迈达
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