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這是一位網友提出的問題：「早期時候很多的手機電路板都會使用PCBA加工BGA底部填充膠(underfill)，最近發現大部分的手機電路板已經沒有在使用填充膠了，填充膠使用究竟有沒有必要，填與不填跟產品品質關系如何？如何界定？」

其實填充膠(underfill)最早的時候是設計給覆晶晶片(Flip Chip)使用以增強其信賴度用的，后來BGA開始流行，很多的CPU也開始使用起BGA封裝，但礙于當時的科技，BGA其實是有一定的厚度，而且隨著CPU的功能越來越強，BGA的尺寸也就越來越大顆，也就是說BGA封裝晶片具有一定的重量，這個重量非常不利摔落的沖擊。

 

也因為幾乎所有手機的CPU都采用BGA封裝，手機又是手持裝置，使用者經常不小心一個沒有拿好就可能從耳朵的高度(150cm或180cm)掉落地上，再加上BGA的焊錫強度嚴重不足，只要手機一掉落到地上，CPU的錫球就可能會發生破裂(Crack)，甚至還有整顆CPU從板子脫落的情形發生，客訴問題當然就接不完啦，于是開始有人把原本用于覆晶的底部填充膠拿來運用到BGA底下以增強其耐高處摔落、耐沖擊的能力。只是這底部填充膠也不是萬能的就是了，深圳宏力捷就見過連底部填充膠都破裂的案例。

如果你還不是很了解何謂「底部填充膠(underfill)」？

 

還好，隨著科技的進步，最大的進步在晶圓制程的進步，依據摩爾定律的預測，積體電路上的電晶體數目大約每隔18個月就會增加一倍，而且積體電路上的「閘極長度（Gate length）」也越來越細，密度也越來越高，于是積體電路的功能增加了，但是體積卻變小了，手機CPU的重量也就跟著減重，掉落地上的耐摔壓力也就跟著降低，iPhone7采用16奈米制程，iPhone8可能采用10奈米制程或更小的制程，這也是為何現今很多手機板可以不需要添加底部填充膠(underfill)的原因之一。

 

或許，你還是沒有看明白這個道理，沒關系，下面用白話再說得清楚一點～

PCBA加工BGA底部填充膠(underfill)加不加？通常必須在新品驗證時決定，一般新品上市前要通過研發公司內部的信賴度測試，這些測試包含高溫/高濕及高低溫循環測試，還有高處落下的耐沖擊試驗，另外有些比較龜毛的公司還會再加滾動測試(tumbling)…等，如果在驗證的過程中發現有BGA錫球破裂造成失效問題，就會考慮PCBA加工添加BGA底部填充膠(underfill)。

 

只是想解決BGA錫球破裂問題不是只有PCBA加工添加BGA底部填充膠(underfill)一個方法，透過加強產品機構抗沖擊能力也是可以改善BGA錫球破裂的問題，而且有些產品先天設計就不良，就算PCBA加工添加了BGA底部填充膠(underfill)也不見得就可以解掉BGA錫球破裂的問題。

（下面兩張照片就顯示既使添加了底部填充膠underfill，經過摔落后還是發生BGA錫球破裂的問題，因為連Underfill膠都裂開了。）

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當然最后決定PCBA加工要不要添加BGA底部填充膠(underfill)會經過公司內部一些相關部門的爭論，還有費用增加評估與品質保證損失之間的拉扯。一般如果產品上市的時間還充裕，就可能會要求RD作設計改善，最好改善后可以不需要添加Underfill膠，如果上市的時間過于緊迫，添加了Underfill膠以后問題就可以解決，則可能會采用Underfill膠制程。

所以PCBA加工加不加BGA底部填充膠(underfill)會關系到：

1、產品信賴度測試后BGA錫球是否失效？

2、產品上市時間的急迫性？

3、添加Underfill膠是否可以確實防止BGA錫球破裂？

4、添加Underfill膠會增加生產成本。