當前，我國消費電子行業(yè)發(fā)展迅速，已成為全球生產(chǎn)和消費的主要地區(qū)。隨著電子產(chǎn)品小型化和多功能化的發(fā)展，人們對電子芯片也提出越來越高的要求。電子芯片制造起源和發(fā)展都在國外，自電子芯片生產(chǎn)引進國內(nèi)后，國內(nèi)芯片生產(chǎn)相關(guān)材料也引起了極大重視。在電子芯片制造工藝流程中，底部填充膠起著至關(guān)重要的作用。雖然用量較少，在芯片制造成本中所占的比例較低，但目前其市場基本依賴進口，國內(nèi)目前存在較大缺口。
在電子封裝過程中，電子元器件是由不同線膨脹系數(shù)的材料組成。在熱循環(huán)下，由于膨脹尺度不同會產(chǎn)生熱應力差，進而產(chǎn)生相對位移，導致整個元件失效，而底部填充是避免此現(xiàn)象產(chǎn)生的有效方式。
底部填充膠，又稱為底填膠、底部填充劑、底填劑和底充膠等，即在封裝時滲入到芯片、焊柱和基板之間形成可靠粘接，分散芯片在受到機械作用和熱循環(huán)作用時其焊點處所受的應力，避免開焊和不良焊點的產(chǎn)生。此外，底部填充膠還可以起到保護焊點免受濕氣、離子污染物等周圍環(huán)境影響的作用。底部填充膠極大地提高了封裝穩(wěn)定性和產(chǎn)品的使用壽命，目前主要用于筆記本電腦、USB、手機等手提電子產(chǎn)品的線路板組裝。一般將底部填充膠分為芯片級底部填充（CLU）和 PCB 板級底部填充（BLU），其中芯片級底部填充對封裝膠要求更加嚴格。
電子芯片高集成化和高性能化的發(fā)展，對底部填充膠的性能提出了更高要求。根據(jù)工藝和使用性能，底部填充膠需要具備易操作、快速流動、快速固化、長使用壽命、高粘接強度和低模量的基本特點，同時還要滿足填充性、兼容性和返修性等。
可靠性：經(jīng)過溫濕、冷熱沖擊和機械沖擊后，電性能和粘接性能穩(wěn)定。底部填充膠的熱膨脹系數(shù)（CTE）、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以及模量系數(shù)（Modulus）等，要與 PCB 基材、器件的芯片和焊料合金等因素進行匹配，膠粘劑的 Tg 對 CTE 有著重要的影響。當溫度低于 Tg 時，CTE 較小，反之則 CTE 急劇增加。模量系數(shù)為物質(zhì)的應力與應變之比，模量是膠粘劑固化性能的重要參數(shù)，模量較高則表示膠粘劑的粘接強度與硬度較好，但也代表著膠粘劑固化后殘留的應力較大。
操作性：膠粘劑的流動性與錫球間距、錫球尺寸有關(guān)。不同間隙高度和流動路徑，導致流動時間也不同，如需保證快速完全填充，則要求膠粘劑黏度低、流動快；但黏度也不能過低，否則生產(chǎn)過程中容易滴膠。一方面填充膠的表面張力、接觸角、黏度和硬化反應可對填充膠在芯片和電路底板之間流動產(chǎn)生影響，其中黏度為最主要因素，溫度則是影響填充膠黏度的重要因素；另一方面焊球點的布置密度和邊緣效應對芯片和電路底板之間流動也有一定影響，焊球點之間縫隙的寬度、焊球點的直徑、芯片與電路底板之間的縫隙高度決定了焊球點產(chǎn)生的影響。
效率性：底部填充膠的固化溫度應適當，以保護主板上的其他電氣器件及焊點。同時，固化速度要快，過長的固化時間會影響流水線作業(yè)的效率。此外，固化方式需要滿足大批量生產(chǎn)需求。
耐熱性：膠粘劑的線脹系數(shù)（CTE）與基材線脹系數(shù)要相匹配。且僅有材料的 CTE 較小時，Tg 對熱循環(huán)疲勞壽命才有一定影響，因為當材料溫度高于 Tg 和低于 Tg 時，其 CTE 變化差異很大。同時相關(guān)試驗表明，當 CTE 較低時， Tg 越高熱循環(huán)疲勞壽命就越長。電子元器件在工作時會發(fā)熱，需要固化物有良好的耐熱性。
耐腐蝕性：低氯離子含量和金屬離子含量均可減緩微線路腐蝕。
兼容性：焊點周圍存在錫膏殘留的助焊劑，如果底部填充膠與殘留的助焊劑不兼容，會導致底部填充膠無法有效固化。
可檢驗性：固化前后顏色明顯變化，或通過紫外照射出現(xiàn)顏色變化，方便檢驗固化或填充情況。
返修性：底部填充膠通常要求具有可返修性，因為在線路板組裝完成后，如在整板測試中發(fā)現(xiàn)芯片不良等情況，需對芯片進行返修。為降低成本、避免廢品的產(chǎn)生導致整個電路板的報廢，對底部填充膠的可返修性要求與日俱增。
功能性：要求低應力、低 CTE、與錫膏兼容性、絕緣電阻及良好填充效果（無氣泡、空洞）等。
電子級封裝涉及的粘接基材均為精密器件，具有尺寸小、功能化（介電性能、力學性能、耐腐蝕性能、導熱等）和所處環(huán)境非常規(guī)（如高溫高濕、溫度變化、應力沖擊等）等特點。
3.1 膠粘劑在固化中收縮產(chǎn)生的應力問題
膠粘劑在固化中由于鍵長改變會產(chǎn)生收縮問題（一般為 3.5~1.4 ?），膠粘劑從液體到凝膠狀態(tài)、到達到 Tg、再到完全固化，期間受凝膠、固化溫度和 Tg 的影響，不同階段的狀態(tài)都不相同，影響因素較多且缺乏過程的表征手段。由于整個過程中會產(chǎn)生不同程度、不同原因的收縮，產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，所以容易導致粘接失效，包括膠層失效（裂紋）、粘接失效（脫附）和器件失效（器件受力變形或破壞）。
目前減小材料的固化收縮率主要是通過添加填料的方式，但其調(diào)節(jié)能力有限，若大量使用，會導致黏度、模量等大幅度變化，反而不利于底部填充。因此，底部填充膠的應力收縮問題是目前該類材料應用的主要問題之一。
3.2 膠粘劑的線脹系數(shù)與基材的線脹系數(shù)匹配問題
由于電子器件應用溫度隨著使用環(huán)境的變化而變化，導致同類器件可能在低溫下應用，也有可能在高溫下應用。另外由于電子器件發(fā)熱等情況帶來的局部高溫環(huán)境不同，甚至固化過程也會發(fā)生溫度的改變。膠粘劑的 CTE 一般比所粘接器件的CTE 要高，當溫度改變時，會在粘接界面產(chǎn)生應力，溫度變化量大時甚至會導致局部產(chǎn)生應力開裂。
目前常用的方法是通過添加低膨脹填料進行改進，對填料的要求也比較高，如小粒徑會導致黏度上升，填充時粒徑不超過縫隙的 1/4，一般光柵陣列間相距 25 μm，因此需要膠粘劑的黏度較低且容易流動填充。這就帶來了因填料引起的黏度不匹配與CTE 矛盾的難題。膠粘劑的導熱系數(shù)不高，導熱系數(shù)達到 2.8 W/（m·K）很困難，可通過加入填料，改變其數(shù)目比和尺寸比進行提升，但提高程度也會影響膠粘劑的其他工藝特性。因此集多種矛盾為一身的體系如何尋求突破是一大難點，目前國外的原料制造水平較高，有專注于通過研究特種結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂來解決此問題。
3.3 膠粘劑純度控制和質(zhì)量穩(wěn)定性問題
底部填充膠主要成分為環(huán)氧樹脂，由于大部分環(huán)氧樹脂合成是通過環(huán)氧氯丙烷開環(huán)閉環(huán)的工藝路線，會產(chǎn)生含氯副產(chǎn)物。而氯離子在電子器件的應用過程中會腐蝕基材，導致粘接失效，氯離子遷移也會影響電子器件的光電性能。由于在合成階段難以控制環(huán)氧樹脂中氯的源頭問題，要獲得低氯離子含量環(huán)氧樹脂就需要進行純化，即使用將已合成樹脂進行再反應的方法進行提純，從而達到電子級的使用要求（氯離子含量<50 g/kg）。目前，以日本為代表的國外企業(yè)在電子級環(huán)氧樹脂方面發(fā)展迅速但對外壟斷，而國內(nèi)高純低氯環(huán)氧樹脂發(fā)展水平較低，存在產(chǎn)品純度不高和質(zhì)量穩(wěn)定性差等問題，極大地限制了環(huán)氧樹脂在電子領(lǐng)域的應用。
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