KEO NAMICS UNDERFILL LÀ GÌ? ỨNG DỤNG TRONG GIA CỐ VÀ BẢO VỆ CHIP ĐIỆN TỬ

Keo Namics Underfill là dòng vật liệu chuyên dụng được sử dụng trong công nghệ đóng gói và lắp ráp linh kiện bán dẫn, giúp gia cố các mối liên kết giữa chip và bề mặt lắp đặt. Với khả năng lấp đầy những khoảng trống nhỏ dưới chip, keo underfill hỗ trợ phân bố ứng suất cơ học, hạn chế tác động của sự giãn nở nhiệt và bảo vệ các mối nối điện trong điều kiện sử dụng phù hợp. Vật liệu này được ứng dụng trong các công nghệ đóng gói chip như flip chip, chip-scale package và một số cấu trúc linh kiện điện tử mật độ cao.

Trong sản xuất linh kiện bán dẫn, PCB/PCBA và module điện tử, việc lựa chọn keo underfill cho chip điện tử phù hợp có ý nghĩa quan trọng đối với độ ổn định của các mối nối, đặc biệt khi thiết bị phải làm việc trong môi trường có sự thay đổi nhiệt độ hoặc chịu tác động cơ học.

Keo Namics Underfill Là Gì?

Keo Namics Underfill là nhóm vật liệu underfill thuộc danh mục sản phẩm của NAMICS, doanh nghiệp Nhật Bản chuyên phát triển các loại vật liệu điện tử phục vụ ngành công nghiệp bán dẫn và lắp ráp linh kiện.

Underfill là vật liệu được đưa vào khoảng trống giữa chip bán dẫn và đế lắp đặt, chẳng hạn substrate hoặc PCB, tùy theo cấu trúc đóng gói.

Sau khi đóng rắn, lớp vật liệu giúp gia cố khu vực liên kết và hỗ trợ phân bố ứng suất giữa chip, các mối nối điện và bề mặt nền.

Trong cấu trúc flip chip, chip được kết nối với substrate thông qua các mối nối có kích thước nhỏ. Sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa các vật liệu có thể tạo ra ứng suất tại những vị trí này.

Keo underfill được sử dụng nhằm hỗ trợ giảm mức độ tập trung ứng suất và nâng cao độ ổn định cơ học của cụm linh kiện.

Các chức năng chính của vật liệu underfill gồm:

• Lấp đầy khoảng trống giữa chip và bề mặt lắp đặt.

• Gia cố các mối nối điện trong cấu trúc đóng gói phù hợp.

• Hỗ trợ phân bố ứng suất do thay đổi nhiệt độ.

• Hạn chế tác động của một số lực cơ học lên khu vực liên kết.

• Hỗ trợ bảo vệ các mối nối trước những tác nhân môi trường theo đặc tính vật liệu.

Tuy nhiên, hiệu quả của keo underfill phụ thuộc vào công thức, cấu trúc chip, quy trình thi công và điều kiện đóng rắn.

Đặc Điểm Của Keo Namics Underfill

Khả Năng Điền Đầy Khoảng Trống Dưới Chip

Một đặc điểm quan trọng của keo underfill Namics là khả năng được sử dụng để điền đầy những khe hở nhỏ trong cấu trúc đóng gói chip.

Đối với các hệ underfill dạng lỏng, vật liệu có thể di chuyển vào khoảng trống dưới chip nhờ hiện tượng mao dẫn.

Khả năng điền đầy phụ thuộc vào độ nhớt, sức căng bề mặt, kích thước khe hở, cấu trúc mối nối và điều kiện gia công.

Việc kiểm soát quá trình điền đầy giúp hạn chế các vùng thiếu keo hoặc bọt khí không mong muốn.

Hỗ Trợ Gia Cố Mối Nối Điện

Trong cấu trúc flip chip, các mối nối điện đồng thời có thể chịu tác động cơ học do biến dạng nhiệt hoặc ngoại lực.

Sau khi đóng rắn, vật liệu underfill tạo thành lớp gia cố xung quanh khu vực liên kết, giúp phân bố ứng suất trong cụm chip.

Đặc tính này có ý nghĩa đối với những linh kiện có mật độ kết nối cao và kích thước mối nối nhỏ.

Hỗ Trợ Kiểm Soát Ứng Suất Nhiệt

Chip bán dẫn, substrate và PCB có thể có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau.

Khi nhiệt độ thay đổi, sự giãn nở không đồng đều có thể tạo ra ứng suất tại các mối nối.

Keo underfill được lựa chọn để hỗ trợ kiểm soát ứng suất này thông qua những đặc tính như hệ số giãn nở nhiệt, mô đun đàn hồi và nhiệt độ chuyển thủy tinh.

Không nên đánh giá vật liệu chỉ dựa trên độ cứng hoặc khả năng bám dính.

Khả Năng Bảo Vệ Khu Vực Liên Kết

Lớp underfill có thể hỗ trợ bảo vệ khu vực dưới chip trước một số tác động từ môi trường.

Tuy nhiên, keo underfill không mặc nhiên tạo khả năng chống nước hoàn toàn cho linh kiện hoặc thiết bị.

Hiệu quả bảo vệ cần được đánh giá theo đặc tính vật liệu và cấu trúc đóng gói hoàn chỉnh.

Đáp Ứng Các Quy Trình Đóng Gói Chip Chuyên Dụng

Các hệ vật liệu underfill có thể được phát triển với đặc tính lưu biến và điều kiện đóng rắn khác nhau nhằm phù hợp với từng công nghệ đóng gói.

Doanh nghiệp cần lựa chọn đúng sản phẩm theo cấu trúc linh kiện, thiết bị cấp keo và yêu cầu sản xuất.

Các Loại Keo Underfill Phổ Biến Trong Ngành Điện Tử

Keo underfill được phân loại theo phương pháp đưa vật liệu vào cấu trúc đóng gói và quy trình lắp ráp.

1. Capillary Underfill - Keo Underfill Mao Dẫn

Capillary Underfill (CUF) là loại vật liệu thường được cấp vào cạnh chip sau khi quá trình tạo mối nối điện đã hoàn thành.

Nhờ hiện tượng mao dẫn, keo dạng lỏng di chuyển vào khoảng trống giữa chip và substrate.

Sau khi điền đầy, vật liệu được đóng rắn theo điều kiện quy định.

Loại underfill này được sử dụng trong những cấu trúc đóng gói có khe hở và thiết kế phù hợp với phương pháp mao dẫn.

2. No-Flow Underfill - Keo Underfill Không Chảy Sau Lắp Ráp

No-Flow Underfill (NUF) là nhóm vật liệu được đưa vào vị trí liên kết trước công đoạn gắn chip.

Trong quá trình lắp ráp, vật liệu được thiết kế để tương thích với quá trình hình thành mối nối điện và đóng rắn theo quy trình tương ứng.

Phương pháp này có thể giúp thay đổi trình tự gia công so với capillary underfill.

Tuy nhiên, yêu cầu về độ sạch mối nối, khả năng tương thích với quá trình hàn và điều kiện nhiệt cần được kiểm soát chặt chẽ.

3. Non-Conductive Paste - Keo Dán Không Dẫn Điện Dạng Paste

Non-Conductive Paste (NCP) là vật liệu dạng paste không dẫn điện được sử dụng trong một số quy trình liên kết chip.

Tùy công nghệ, vật liệu có thể đóng vai trò hỗ trợ liên kết và gia cố khu vực tiếp xúc.

NCP có điểm tương đồng với underfill ở chức năng gia cố nhưng không nên đồng nhất tất cả các loại NCP với capillary underfill.

4. Non-Conductive Film - Màng Keo Không Dẫn Điện

Non-Conductive Film (NCF) là vật liệu dạng màng được sử dụng trong một số công nghệ liên kết và đóng gói linh kiện bán dẫn.

Khác với underfill dạng lỏng, NCF được đưa vào quy trình dưới dạng màng vật liệu.

Việc lựa chọn NCF hay underfill dạng lỏng phụ thuộc vào cấu trúc linh kiện và công nghệ lắp ráp.

Lưu ý: Các nhóm vật liệu trên đại diện cho những công nghệ underfill và liên kết chip phổ biến. Danh mục sản phẩm cụ thể của NAMICS cần được xác nhận theo mã hàng và tài liệu kỹ thuật tương ứng.

Keo Namics Underfill Hoạt Động Như Thế Nào?

Đối với phương pháp capillary underfill, quá trình sử dụng thường gồm các công đoạn chính sau.

Bước 1: Hoàn Thành Liên Kết Chip

Chip được gắn lên substrate hoặc bề mặt lắp đặt theo công nghệ đóng gói tương ứng.

Các mối nối điện cần đáp ứng yêu cầu trước khi thực hiện quá trình điền đầy underfill.

Bước 2: Chuẩn Bị Bề Mặt Và Điều Kiện Cấp Keo

Khu vực liên kết cần được kiểm soát về độ sạch và các điều kiện gia công.

Tùy loại vật liệu, quá trình cấp keo có thể yêu cầu kiểm soát nhiệt độ của substrate hoặc điều kiện thiết bị.

Bước 3: Cấp Keo Vào Cạnh Chip

Keo underfill được cấp tại vị trí phù hợp để vật liệu di chuyển vào khoảng trống dưới chip.

Hình dạng đường keo, lượng cấp và tốc độ điền đầy cần được kiểm soát nhằm hạn chế hiện tượng thiếu keo hoặc tạo bọt khí.

Bước 4: Đóng Rắn Vật Liệu

Sau khi điền đầy, keo được đóng rắn theo quy trình quy định cho từng sản phẩm.

Nhiệt độ và thời gian đóng rắn ảnh hưởng đến đặc tính cuối cùng của lớp vật liệu.

Không nên áp dụng cùng một chế độ đóng rắn cho mọi loại underfill.

Bước 5: Kiểm Tra Chất Lượng

Sau đóng rắn, cụm linh kiện có thể được kiểm tra về mức độ điền đầy, khuyết tật, độ bám dính và các yêu cầu chất lượng khác.

Phương pháp kiểm tra được lựa chọn theo cấu trúc chip và quy trình kiểm soát của nhà máy.

Ứng Dụng Của Keo Namics Underfill Trong Gia Cố Và Bảo Vệ Chip Điện Tử

Gia Cố Chip Flip Chip

Flip chip là công nghệ đóng gói trong đó chip được kết nối trực tiếp với substrate thông qua các mối nối nằm trên bề mặt hoạt động của chip.

Cấu trúc này cho phép bố trí nhiều điểm kết nối trong diện tích nhỏ.

Tuy nhiên, các mối nối có thể chịu ứng suất do sự khác biệt về giãn nở nhiệt giữa chip và substrate.

Keo underfill được sử dụng để hỗ trợ phân bố ứng suất và gia cố khu vực liên kết.

Đây là một trong những ứng dụng điển hình của vật liệu underfill trong công nghệ đóng gói bán dẫn.

Ứng Dụng Trong Chip-Scale Package

Chip-Scale Package (CSP) là nhóm công nghệ đóng gói có kích thước package gần với kích thước chip.

Một số cấu trúc CSP khi lắp ráp lên PCB có thể sử dụng underfill để gia cố các mối nối.

Việc sử dụng phụ thuộc vào thiết kế package, yêu cầu độ tin cậy và điều kiện vận hành.

Gia Cố Linh Kiện BGA Trên PCB

Ball Grid Array (BGA) là kiểu đóng gói sử dụng các mối nối dạng bi hàn được bố trí dưới linh kiện.

Trong một số ứng dụng, vật liệu underfill có thể được sử dụng để gia cố khu vực liên kết giữa package BGA và PCB.

Đặc biệt, những cụm thiết bị có nguy cơ chịu uốn cong bo mạch, rung động hoặc chu kỳ nhiệt có thể cần đánh giá giải pháp gia cố phù hợp.

Không phải mọi linh kiện BGA đều cần sử dụng underfill.

Sản Xuất Module Điện Tử Mật Độ Cao

Các module điện tử có kích thước nhỏ thường sử dụng những cấu trúc liên kết có mật độ cao.

Trong một số thiết kế, underfill được sử dụng để hỗ trợ ổn định cơ học cho khu vực liên kết chip.

Ứng dụng cần được xác định theo công nghệ đóng gói và cấu tạo thực tế của module.

Lắp Ráp Linh Kiện Trong Thiết Bị Điện Tử Ô Tô

Linh kiện điện tử sử dụng trong phương tiện có thể phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ thay đổi và rung động.

Đối với những cấu trúc chip phù hợp, vật liệu underfill có thể được xem xét nhằm hỗ trợ gia cố mối nối.

Tuy nhiên, việc sử dụng trong điện tử ô tô phải đáp ứng các yêu cầu kiểm tra và tiêu chuẩn áp dụng cho sản phẩm cụ thể.

Keo Underfill Và Keo Epoxy Điện Tử Khác Nhau Như Thế Nào?

Keo underfill thường sử dụng các hệ vật liệu polymer chuyên dụng, trong đó epoxy là một hệ hóa học phổ biến.

Vì vậy, underfill và epoxy không phải hai nhóm hoàn toàn đối lập.

Sự khác biệt nằm ở mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật.

Điểm quan trọng: Không nên sử dụng keo epoxy kết dính thông thường để thay thế underfill chuyên dụng khi chưa đánh giá khả năng điền đầy, đặc tính cơ học và độ tin cậy của mối nối.

Keo Underfill Và Keo Potting Khác Nhau Như Thế Nào?

Cả underfill và potting đều có thể sử dụng vật liệu polymer để bảo vệ linh kiện, nhưng khác nhau đáng kể về phạm vi bao bọc.

Keo underfill được sử dụng chủ yếu để điền đầy khoảng trống nhỏ dưới chip hoặc package, hỗ trợ gia cố các mối nối.

Keo potting được sử dụng để bao bọc một phần hoặc toàn bộ cụm linh kiện, thường trong khuôn hoặc vỏ module.

Keo potting có thể phục vụ nhu cầu cách điện, chống ẩm hoặc bảo vệ cụm thiết bị, trong khi underfill tập trung vào khu vực liên kết chip.

Doanh nghiệp cần lựa chọn theo cấu trúc sản phẩm thay vì xem hai loại vật liệu là giải pháp thay thế trực tiếp.

Cách Lựa Chọn Keo Namics Underfill Phù Hợp

1. Xác Định Công Nghệ Đóng Gói

Trước tiên, cần xác định linh kiện sử dụng công nghệ flip chip, CSP, BGA hay cấu trúc liên kết khác.

Mỗi cấu trúc có kích thước khe hở, mật độ mối nối và yêu cầu gia công riêng.

Việc lựa chọn underfill cần dựa trên thiết kế cụ thể của linh kiện.

2. Kiểm Tra Độ Nhớt Và Khả Năng Điền Đầy

Đối với capillary underfill, độ nhớt và khả năng thấm mao dẫn là những yếu tố quan trọng.

Vật liệu phải có khả năng điền đầy khoảng trống theo điều kiện gia công mà không tạo ra khuyết tật vượt quá giới hạn cho phép.

3. Đánh Giá Hệ Số Giãn Nở Nhiệt

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của vật liệu ảnh hưởng đến ứng suất trong cụm chip khi nhiệt độ thay đổi.

Doanh nghiệp cần xem xét CTE kết hợp với các đặc tính cơ học khác để lựa chọn vật liệu phù hợp.

4. Xem Xét Mô Đun Đàn Hồi

Mô đun đàn hồi phản ánh khả năng chống biến dạng của vật liệu dưới tác động cơ học.

Vật liệu có mô đun quá cao hoặc quá thấp đều có thể không phù hợp với một số cấu trúc chip.

Việc lựa chọn cần căn cứ vào yêu cầu phân bố ứng suất của cụm linh kiện.

5. Kiểm Tra Nhiệt Độ Chuyển Thủy Tinh

Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) là một thông số quan trọng đối với nhiều vật liệu polymer.

Khi nhiệt độ thay đổi qua vùng chuyển tiếp, đặc tính cơ học của vật liệu có thể biến đổi đáng kể.

Doanh nghiệp cần xem xét Tg cùng với nhiệt độ vận hành và các thông số kỹ thuật liên quan.

6. Lựa Chọn Điều Kiện Đóng Rắn

Mỗi sản phẩm underfill có thể yêu cầu nhiệt độ và thời gian đóng rắn khác nhau.

Điều kiện đóng rắn phải phù hợp với khả năng chịu nhiệt của chip, substrate và những vật liệu liên quan.

7. Kiểm Tra Yêu Cầu Bảo Quản

Một số loại underfill có yêu cầu riêng về nhiệt độ bảo quản, thời gian sử dụng sau khi lấy khỏi điều kiện bảo quản và thời gian thao tác.

Doanh nghiệp cần tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất để duy trì chất lượng vật liệu.

8. Thử Nghiệm Độ Tin Cậy

Trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt, cần đánh giá khả năng điền đầy, độ bám dính, ứng suất và độ ổn định của mối nối.

Tùy yêu cầu, các phép thử có thể liên quan đến chu kỳ nhiệt, tác động cơ học hoặc những điều kiện môi trường khác.

Những Lưu Ý Khi Sử Dụng Keo Underfill Trong Sản Xuất

Không lựa chọn chỉ theo thương hiệu: Cùng một nhà sản xuất có thể cung cấp nhiều công thức underfill với đặc tính khác nhau.

Không sử dụng keo epoxy thông thường để thay thế tùy ý: Underfill có yêu cầu riêng về khả năng điền đầy và đặc tính cơ học.

Kiểm soát lượng keo cấp: Lượng keo không phù hợp có thể gây thiếu vật liệu hoặc tràn sang những khu vực không mong muốn.

Hạn chế bọt khí và khuyết tật: Những vùng rỗng trong lớp underfill có thể ảnh hưởng đến khả năng gia cố mối nối.

Tuân thủ điều kiện đóng rắn: Nhiệt độ hoặc thời gian không phù hợp có thể khiến vật liệu không đạt đặc tính thiết kế.

Đánh giá khả năng sửa chữa: Một số cấu trúc sử dụng underfill có thể khó tháo chip hoặc sửa chữa sau khi đóng rắn.

Kiểm tra khả năng tương thích vật liệu: Underfill cần tương thích với chip, substrate, vật liệu hàn và các thành phần liên quan trong cấu trúc đóng gói.

V3 - Đơn Vị Cung Cấp Keo Namics Underfill Và Vật Liệu Kết Dính Điện Tử

Công Ty TNHH Tư Vấn Đầu Tư Công Nghiệp Và Môi Trường V3 cung cấp keo Namics, vật liệu underfill và các dòng keo điện tử chuyên dụng phục vụ doanh nghiệp sản xuất, gia công và lắp ráp linh kiện tại Việt Nam.

Danh mục vật liệu kết dính của V3 bao gồm:

• Keo Namics - Namics Underfill: Phục vụ các ứng dụng liên quan đến gia cố và bảo vệ khu vực liên kết chip điện tử.

• Keo Shin-Etsu điện tử: Các dòng vật liệu silicone và keo chuyên dụng theo ứng dụng.

• Keo Panasonic Industry: Vật liệu kết dính phục vụ các nhu cầu sản xuất công nghiệp và điện tử.

• Keo Loctite: Phục vụ các ứng dụng liên kết, cố định và lắp ráp linh kiện.

• Keo Dymax: Các giải pháp kết dính chuyên dụng, nổi bật với công nghệ đóng rắn bằng ánh sáng.

• Keo 3M, Nitto, H.B. Fuller và Soulda: Các dòng vật liệu kết dính công nghiệp theo danh mục sản phẩm và nhu cầu sử dụng.

Bên cạnh các thương hiệu keo, V3 còn cung cấp keo epoxy điện tử, keo dán PCB, keo dẫn điện, keo dẫn nhiệt, keo silicone, keo UV, keo potting, keo bonding, sealing và conformal coating.

Công ty hướng đến khách hàng là nhà máy PCB/PCBA, SMT, doanh nghiệp sản xuất linh kiện điện tử, chip bán dẫn, module camera, cảm biến, LED, thiết bị điều khiển, điện tử ô tô và doanh nghiệp FDI.

V3 hỗ trợ tư vấn lựa chọn vật liệu theo cấu trúc linh kiện, công nghệ đóng gói, yêu cầu liên kết, đặc tính cơ học, điều kiện đóng rắn và quy trình sản xuất thực tế.

Ngoài cung ứng vật tư, V3 còn hoạt động trong các lĩnh vực gia công cơ khí chính xác, chế tạo khuôn mẫu, đúc áp lực, gia công nhựa kỹ thuật và gia công ODM/OEM, với hệ thống xưởng tại Hải Phòng, Bắc Ninh và Hà Nội.

Liên hệ Công Ty TNHH Tư Vấn Đầu Tư Công Nghiệp Và Môi Trường V3 để được tư vấn lựa chọn keo Namics Underfill và các vật liệu kết dính điện tử phù hợp với yêu cầu gia công, lắp ráp và đóng gói linh kiện.

Kết Luận

Keo Namics Underfill là nhóm vật liệu chuyên dụng được sử dụng trong công nghệ đóng gói chip điện tử, đặc biệt tại những cấu trúc có các mối nối kích thước nhỏ và yêu cầu gia cố cơ học.

Thông qua khả năng điền đầy khoảng trống dưới chip, vật liệu underfill hỗ trợ phân bố ứng suất, gia cố khu vực liên kết và nâng cao độ ổn định của cụm linh kiện trong điều kiện phù hợp.

Để lựa chọn đúng sản phẩm, doanh nghiệp cần xem xét công nghệ đóng gói, kích thước khe hở, độ nhớt, hệ số giãn nở nhiệt, mô đun đàn hồi và điều kiện đóng rắn.

Với nhu cầu mua keo Namics Underfill, keo underfill flip chip, keo gia cố BGA hoặc vật liệu đóng gói chip điện tử, doanh nghiệp có thể liên hệ V3 để được tư vấn sản phẩm phù hợp với ứng dụng thực tế.