一、流動性： 流動性或者說填充速度往往是客戶非常關注的一個指標，尤其是作為實際使用的SMT廠家，而實際對于可靠性要求非常高的一些行業，這個倒是其次的。就目前SMT行業的普遍要求，一般在1～30分鐘理論上都是可接受的（當然手機行業一般是在2-10分鐘以內，有些甚至要求以秒計，這個也需要結合芯片的大小）。 測試方法：簡單的方法當然是直接在芯片上點膠進行測試，而且評估不同膠水的流動性時好是同時進行平行測試（好樣板數要5-10個以上）。在研發段對流動性的測試就是用兩塊玻璃片間膠水的流動速度來判斷研發方向的。影響流動性的因素有很多，在平行的測試條件下，下面有些可以檢討的因素： 主要因素： 1）粘度：毋庸置疑粘度肯定是影響流動速度關鍵的因素之一，目前像粘度在幾百cps的膠水基本上都是可以不需要預熱點膠的，填充速度基本上都是一兩分鐘以內的；而像粘度稍大一些的達到幾千cps的膠差別就比較大了（從幾分鐘到十幾分鐘不等）； 2）預熱溫度：這也是一個非常關鍵的影響因素，尤其是對一些粘度在一千以上的膠水，一般在預熱（預熱溫度就需要結合各家的產品的特性，一般可以膠水的粘溫曲線做參考，當并非一一直接對應的關系）的情況下，粘度為幾千的膠水能降到幾百，流動性會顯著增大，但要注意預熱溫度過高過低都可能會導致流動性變差； 3）基板的差別（芯片的尺寸及錫球的分布、錫球球徑及數量、錫球間距、助焊劑殘留、干燥程度等），這個對填充速度也是有一定影響的，在某些情況下影響也是非常明顯的。當然這些差別對另一個底填膠的指標影響更大，后面會細說。當然如果是幾種膠水平行測試，這個因素的影響是一致的。 次要因素： 1）施膠量（點膠方式）； 2）基板角度（有些廠家會將點膠后的基板傾斜一定角度加快流動性）； 3）環境溫度（不預熱的情況下） 說明：以上的一些因素的主次也都是相對而言的，如果客戶能接受預熱的方式的話，同時客戶對流動性的要求不會精確到秒的話，那么上述因素的影響都會變小了。不預熱的情況下要求快速填充的話，除了把膠的常溫粘度做小外貌似沒有更好的辦法（像樂泰的UF38XX系列的底填也是被這個要求逼出來）。另外同樣是預熱的條件下，流動速度就和膠水體系自身的設計思路有很大的關系了。同樣一款2000cps左右粘度的膠水，預熱的情況下流動速度也可以差幾倍時間的。后對于預熱這個環節每家的說法都不一樣，很多客戶不愿意預熱其實也是為了點膠操作的便利性，然而站在理論分析的角度，基板預熱可以起到烘烤芯片的作用，而且也可以減少填充時產生空洞（氣泡）的概率，當然加快填充速度也是必然的。在我的印象中，在蘋果手機出現之前，樂泰是沒有低于1000cps的底填膠水型號的，雖然那個時候之前Zymet公司就一直在推出粘度300左右的底填膠水（這個化學體系的膠水在某些條件下會有著致命的缺點，換一個研發工程師的說法是用這個體系來做UNDERFILL其實是投機取巧的方法，后面在底填膠的化學體系中我會再細說）。估計也是基于這個原因，樂泰之前一直都是推以3513為代表型號的底填膠水，而這個型號在使用中也是建議客戶預熱使用的，包括元化學的WE-1007等都是通過預熱來改善流動性的； 二、固化溫度和時間（固化度） 這個指標其實在研發端是比較容易判斷的，用DSC曲線就很容易判斷出來，當然由于DSC在測試時膠量是以mg來測試，所以一般建議給客戶的固化溫度是在DSC的理論時間上乘以4倍的（韓國元化學的建議）。 然而在客戶端如果判斷，其實簡單的方法就是按膠商TDS上建議的固化溫度和時間還是比較保險的。另外有些客戶經常會問如果不完全按TDS建議會如何，簡單的推斷的方法同等溫度下時間加長或者同等時間下溫度升高，理論上都是會完全固化的，但反向推斷的話好找供應商確認下。因為每種膠特性不一樣，低于某個溫度時間即使加幾倍時間也未必能固化，同理也不是溫度越高時間就會越短，就目前接觸到的底填膠水的固化溫度沒有建議高過150度的（SONY曾經有款手機，使用SUNSTAR的膠水，在150度快速固化時后期測試時會有些缺陷，同樣改用130度加長時間固化后就沒有這個問題了）。太高溫固化和太快速固化對膠水的后期一些性能還是有著蠻大的影響的（有些體系的膠水會影響更明顯）。這個道理喝過湯的朋友應該能理解一些，好湯可都是慢慢熬出來的，呵呵！ 另外對于固化程度的判斷，這個做為使用者的客戶可能不大好判斷，因為目測的完全固化時間和理論上的完全固化還是有差別的，客戶一般容易從固化后的硬度，顏色等判斷，但這個些指標可能在膠水只固化了80%以上時已經沒法分辨出來了，如果能增加一些粘接力等測試輔助可能會更準確些，當然更精確的方法還是要用會DSC等一些熱力學測試的設備和方法了。而在實際應用中，膠水達到90%或95%以上的固化已經算是完全固化了，具體要達到百分之九十幾這個就要看后期可靠性的要求了。 未完全固化的膠水是很難真正全面發揮應有作用的，尤其是后期測試要求很嚴格的時候。所以建議客戶好使用相對保險的固化條件，如果設置在臨界值的話，固化溫度或固化時間少有偏差就可能導致固化不完全。 三、填充效果 這個指標其實也是客戶比較關注的，但是對填充效果的判斷需要進行切片實驗，這個在研發端其實很難模擬的，而在客戶這邊一般也只有相對比較大型的客戶才有這樣的測試手段和方法，當然也可以送賽寶或者CTI華測等公司進行檢測。 測試方法和設備（以賽寶為例）： 檢測項目：金相切片分析； 檢測方法：IPC-TM-650 2.1.1  Microsectioning, Manual Method； 檢測儀器：立體顯微鏡  金相研磨機  金相顯微鏡 幾點說明如下： 1）  這個方法其實并不是針對底填膠的設立的，在電子行業原本是用于PCB信賴性實驗，當然“微切片(Microsection)技術范圍很廣，PCB(Printed Circuit Board)只是其中之一。對多層板品質監控與工程改善，倒是一種花費不多卻收獲頗大的傳統工藝。微切片制作是一件復雜的事情，說來話長一言難盡。要想做一個好切片，要考慮到“人機物法環(4M1E)”諸多因素，關鍵的地方要把握好。”，此段摘自《PCB微切片手工制作》；后期很多公司內部建立的方法也是參考此方法自行設立的。 2）  另外作為填膠后BGA的切片有橫切和縱切之分，而橫切也分為從BGA芯片部分打磨還從PCB板部分打磨兩種方法。一般而言是用橫切的結果來判斷填充的整體效果，而用縱切的方法來判斷膠水與錫球的填充性（助焊劑兼容性）； 3）  前面提到，打磨（微切片）這個過程是比較復雜的，因為打磨過程可能造成對樣品或膠層的意外破壞，這樣就給后期判斷增加了難度，所以當出現一個特別異常的切片結果的時候我們也需要從實驗過程中找一些原因； 4）  對于終的填充效果，這個沒有的標準，一般都是需要進行平行對并且還要結合后期的一些測試的。 而在客戶現場對填充效果的簡單判斷，當然就是目測點膠時BGA點膠邊的對邊都要有膠水，固化后也是需要四條邊的膠要完全固化，且沒有任何肉眼可見的氣泡或空洞。理想的狀態是四邊的膠都均勻爬到芯片邊緣的一半處（芯片上不得有膠），這個其實和點膠工藝比較相關。另外整體的填充效果和前面講到的填充速度其實一有一定關系的，尤其是前面談到的流動性的主要因素3，當然和膠水也有較大的關系。從目前我接觸到的各大廠家的測試報告中，沒有哪家是可以百分百完全填充的，這里面另一個重要的影響的因素就是錫膏和助焊劑與膠水的兼容性，極端的情況下可能會導致膠水不固化而達不到真正的保護作用。 四、返修效果 關于返修效果，這個是一個相對更難量化的標準，就目前市面上常見的膠水，其實基本都是屬于可返修型的，如果要從返修效果來分估計只能分成易返修、可返修和難返修三種，而將膠水的返修程度歸到哪一類其實與返修的人、返修設備及返修方法、返修的時間等有著很大關系。 目前在返修環節碰到的一個常見的問題就是焊盤的損傷，或者稱之為掉焊盤，一般容易掉的都是空焊盤（沒有了銅箔的互聯，與基板的附著力當然要差一些），所以后來在一些公司的返修判斷標準中將掉空焊盤也作為可退讓接受的。 另外關于返修近有些客戶又提出一些新的問題和疑問，一種是固化后當天做返修測試，一種是固化后放置幾天后再做返修測試，還有就是幾個月后做返修測試（這個一般估計是產品回廠返修），這三種情況下同一款膠的返修成功率也會差異比較大，一般的規律當然是時間越長返修率越低。當然也有同一款膠三者的差別不是特別明顯的情況，究前者的原因的話估計又回到固化程度的問題了（如果膠沒有完全固化的話當時測試返修當然會容易些，當放置的時間長了后固化難度自然就加大了）。所以判斷返修效果時好要保證膠水能得到完全的固化。 另外還有個殘膠清除的問題，這個其實沒什么特效的方法，當然一些有機溶劑如丙酮等或清洗劑能輔助除膠，但是也是需要利用加熱的方法及物理外力將殘膠終清除的。 上面講了四個底填膠相關的測試要求，但貌似和底填膠本來起的作用并不直接相關，回頭看看底填膠的描述中的核心作用：“能有效降低由于硅芯片與基板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或外力造成的沖擊”。其中一個是外力的影響，另一個是溫度（熱沖擊）的影響。下面的幾個測試要求就是與這個相關的。 五、跌落試驗 跌落試驗是能比較明顯顯現處使用底填膠和未使用底填膠之間的差別的，據之前漢高公司發布的一些資料來看，正確的使用了底填膠水后，耐跌落的次數會比之前成倍的提高。但是跌落試驗其實影響的因素也很多，另外與實驗的方法和標準也有很大的關系，就之前接觸到的一些方法和大家分享： 1）  跌落樣品的制備：這里一般有幾種情況，種是制作一批實驗板（板上就只有BGA元件），第二種是直接將手機的主板作為測試樣品（這里也分已焊接其余元件和未焊接其余元件），第三種就是直接將產品成品（手機、相機等）作為測試。這個取決于每家公司自己設置的標準。往往種在某些測試條件下可以達到幾千次的跌落，而后面兩種一般設置的標準都不超過三位數，因為后面兩種情況跌落了若干次以后，主板本身或者外殼等早已跌壞了。 2）  跌落方法的設置，一般在以上種樣品的情況下都會做負重跌落，及在樣品上有額外加上一定的重量，整機跌落一般不加負重，主板跌落的話就要看測試方的要求了。而作為承跌的地面也有分不同，有些是橡膠地面、有些是普通的水泥或瓷磚地面、更有甚者是金屬地面。而跌落高度一般是1-1.5米不等。跌落方式以拋物線方式或垂直跌落等方式為主。 3）  跌落的標準，這個就看每家公司自己的要求了。有一種標準是不限次數跌落，跌壞為止；一種是設定特定的跌落次數，能達到及視為通過跌落測試。就之前參與HW公司的評估，他們的標準就是2000次以上合格，3000次以上優秀，超過3000次就不再往下測試了。而之前和韓國元化學溝通得知的三星一般也是以1000次以上作為衡量標準的，但具體測試方法就不得而知了。 關于跌落額外說幾句，如果測試方法不科學的話有時可能沒法辨識使用底填膠的效果，我記得當時在MOTO還是SUNNY哪家公司，當時打膠不打膠后測試出來的跌落次數是一樣的，甚至打了膠跌落次數還少一些，所有有些廠商甚至一段時間還放棄了使用底填膠。 另外還有一個與跌落測試類似的測試，好像是叫阻尼測試還是什么的，有點類似滾筒測試什么的。而據元化學的介紹，他們后期推出替代WE-1007的型號WE-3008就是由于這個要求而改善的，前者好像只能達到幾千次，而后者可以達到上萬次。這個結論在HW公司的UNDERFILL評測中也得到了驗證（雖然當時這項并不是他們的測評的標準）。其實從硬度就能明顯看出差別了。前者的硬度約為邵D 級別，而后者卻只有邵A的級別。不過由于主板的輕薄化，對膠的韌性提出要求應該也是趨勢之一。 六、表面絕緣電阻 這項指標如果簡單的測一次的話是比較容易的，而且一般就環氧體系而言這個值一般都是符合電氣方面的要求的，客戶比較比較關注的是經過老化后的此參數的維持情況，因為有些材料經過恒溫恒濕或相關老化后此參數會發生比較大的變化，導致不符合電氣方面的要求。我手上有一份賽寶針對底填膠SIR的相關測試，摘錄相關方法如下： 檢測項目：表面絕緣電阻 技術要求：參考IPC J-STD-004B Requirements for Soldering Fluxes（大于10^8歐姆以上） 檢測方法：參考IPC-TM-650 2.6.3.7 Surface Insulation Resistance（雙85下168小時） 檢測儀器:  高低溫交變潮熱試驗箱；SIR在線測試系統；立體顯微鏡；高溫箱 幾點說明如下： 1） IPC J-STD-004B這個技術要求其實是針對阻焊劑的，因為底填膠這個產品并沒有自身的相關標準，很多都是參考IPC里面關于其它材料的標準建立的，如之前的金相切片實驗也是如此； 2）對于環氧體系的膠水（非為導電設計）而言，一般情況下其表面絕緣一般都是在10的12～16次方以上，即使經過了相關環境試驗的考驗，多就下降一到兩個數量級就穩定了，所以通過以上測試不是什么太大的問題 七、溫度循環（冷熱沖擊） 關于此項測試，英文一般稱之為Temperature Cycling(Thermal Cycling)，簡稱為TC測試。而在實際的測試中有兩種情況，一種稱之為溫度（冷熱）循環，而另一種稱之為冷熱（高低溫）沖擊。這兩種其實對測試樣品要求的嚴格程度是相差比較大的，如果設置的高溫和低溫完全一樣，循環的次數也一樣，那么能通過冷熱沖擊的樣品一定能通過冷熱循環，反之卻就未必了。兩者大的區別就是升降溫速率不同，簡單的區分：速率為小于1-5攝氏度/分鐘的稱之為循環；而速率為大于20-30度/分鐘的稱之為沖擊。關于這個可是花了幾萬塊換來的經驗和教訓。TC測試除了這個升降溫速率比較關鍵外，還有兩個參數也需要關注，一個就是溫度循環的區間（高溫減去低溫的差值），另一個就是在高低溫的停留時間。當然這三個條件里面第二個溫循區間其實關鍵的。按日本SUNSTAR傳達的SONY那邊的TC測試要求，作為消費電子一般而言溫循區間不超過100度，而作為工業或汽車電子方面要求溫循區間是130度以上甚至更高。之前參加一家國內手機廠商此項測試時，咨詢韓國元化學在三星的TC測試結果時告知可達到1000次以上，而實際在國內這邊的測試是沒有達到的，估計也是相關測試條件相差比較大。國內這邊做的是溫循區間為180度（-55到125度）的沖擊（溫度轉換5分鐘內）試驗，包括后面將此測試要求告知日本SUNSTAR日本方，他們說普通的底填膠估計能通過的難度較大，推薦我們使用不可返修高可靠性的型號（用于汽車電子和工控設備的）嘗試，不過這種是高粘度且不可返修的，估計手機廠商是不會考慮的。 關于溫度循環測試除了制定的測試條件外，前面提到的兩個指標其實也是對測試結果有蠻大的影響的。一個是前面提到的填充效果的確認，如果填充效果不理想，太多的氣泡空洞或者由于錫膏助焊劑產生的兼容性問題的話，后期參與TC測試的效果肯定也是會打折扣的，有很多公司把切片實驗放在前面，如果切片效果顯示填充不理想的話，往往不會再繼續往下進行TC測試的，畢竟成本和時間都要花費不少。另個影響因素就是固化度，理論上當然是固化越完全的話參與TC測試的效果是有正向作用的（固化越完全理論上交聯密度越大），否則可能在TC測試中發生二次固化或者其他一些不可預期的反應，對測試效果影響也會很大的。 另外對于TC實驗影響比較大的兩個膠粘劑自身的參數是玻璃轉化溫度（Tg點）和底填膠固化后的CTE（熱膨脹系數）。理論上Tg點越高，CTE越低（Tg前后的CTE值都較低且兩者差值較小）通過TC測試的效果會更好。但追求這兩個參數的時候又需要注意兼顧前面提到的返修性及流動性的要求，這應該是底填膠的一個難點。另外模量與Tg和CTE之間的匹配關系也是很重要，當具體需要怎樣設計可能又需要上升到理論研究的層面了。 八、 其它測試（指標） 這里提到的測試或指標其實是在實際應用中客戶有提到，但并不與膠水的核心作用直接相關的，而是基于客戶的使用習慣、產線配置等而提出來的，或者說這些要求有時候是有點吹毛求疵的。 1）顏色：這個其實也是一個使用習慣問題，按目前市場的需求以黑色和淺色（淡黃或半透明）為主。當初在國內推廣韓國元化學的WE-1007時是淡黃色的，后來為了迎合中國市場的需求推出了黑色的WE-1007BLA產品，同樣后期推出的WE-3008也分了淺色和黑色兩個版本。而實際在韓國三星使用的一直是淺色系的，包括新推出的WE-3008S1已經快接近透明了。而除了這兩種顏色外，市面上也有一些透明、深黃色、乳白色、棕色甚至藍色的底填膠產品，這個就要看客戶自己的選擇了。有些客戶覺得深色便于觀察，有些覺得淺色覺得美觀。對了市面上還有一家的底填膠水在里面加了熒光劑，在觀察填充效果尤其是在POP填充時觀察填充進度時會比較方便，技術上應該不是什么太復雜的事情； 2）硬度：這個指標往往山寨廠比較關注，很多時候他們只需要膠水能流過去，固化后用指甲掐掐硬度，憑感覺判斷一下（在他們眼中貌似越硬越好）。這個其實和膠水本身的體系有較大的關系，像韓國元化學的WE-1007完全固化后硬度大概在Shore D 80以上（基本手指掐不動），而WE-3008完全固化后只有Shore A 60多（可以掐出手指印），所以有時候習慣了高硬度的客戶初次使用時總擔心沒固化完全（在BBG的測試中，他們之前使用的是樂泰3517，固化后硬度為Shore D 88，而WE-3008的只有Shore A 64，固化后偏軟，總讓人覺得不放心，后來韓國提供了幾個溫度下的DSC曲線才消除了他們的疑慮。） 3）氣泡和空洞：這個其實是用來評估填充效果的，前面在寫填充效果時有提到相關影響因素的。就目前市場面常見粘度的底填膠，膠體內藏氣泡的可能性比較小，據我們之前的經驗，像3513或WE-1007之類粘度為3500cps左右的膠水，從大支分裝到小支后，也只需要通過自然靜置的方式也是可以將氣泡排出的（當然用脫泡機處理一下當然是有備無患的），粘度更低當然就更容易自然排泡了。而在客戶端測試時產生的一些氣泡更多是填充的方式和施膠設備及基材的清潔度導致的。曾經有個客戶居然用四邊點膠的方式，這樣必然會將空氣包在芯片底部，填充效果肯定是不行，加之固化時里面包裹的空氣膨脹，嚴重的時候甚至會直接在固化時的膠體上沖出氣孔來。真正在切片階段發現的氣泡或空洞才是關注的重點，我博客里面有一篇namics公司寫的關于氣泡和空洞的成因及影響，比較詳盡，大家可以搜索出來看看； 4）氣味：作為化學品，其實多多少少都有一些氣味的，這就要看使用者的習慣了，當然有時候也只是現場操作人員的一個托詞。當然不同體系間的膠水的確氣味上有一些差別，比較明顯的像聚氨酯體系的底填膠水，其氣味相對環氧體系就要大一些。另外在固化過程和返修過程中由于受熱等因素，也會產生不同的氣味，個人覺得主要是習慣就好了。本來一般在膠水的MSDS上，使用的過程中都建議戴防護用品的，只是很多公司嫌麻煩都沒有專門去遵守罷了。但如果是溶劑型的膠水大量使用時，戴防護用品還是很有必要的。有些膠水里面使用了遮味劑，反而給使用者造成假象，放松了警惕； 5）耐溫性：這也是客戶經常問到的一個問題，關于膠粘劑的耐溫性問題，我博客有篇文章有專門寫到，大家可以去那里看看。作為底填膠，一般涉及到耐溫性的需求其實是個別廠家的特殊要求。在SMT組裝段，一般點底填膠固化是后一個需要加熱的步驟了。然而在有些廠里面可能會讓已經填好膠固化后的主板再過一次回流爐或波峰焊（可能也是因為需要補貼BGA之外的一些元器件），這個時候對底填膠的耐溫性就提出了一些考驗，一般底填膠的Tg點不超過100度的，而去承受260度以上的高溫（已經快達到返修的溫度了），要求的確是很苛刻的。據國內一家手機廠商用二次回流的方法（回流焊260℃，7~8min）來測試底填膠的耐溫性，測試結果基本上是全軍覆沒的。這里估計只能使用不可返修的底填才有可能實現了； 6）粘接強度：對于這項指標，其實一般也是不做要求的，因為底填膠本身不是做粘接作用的，而且即使填充到芯片底部，芯片與基板的牢固程度也主要是靠錫球焊接實現的，而并非由膠來實現。但是在實際測試中，有些客戶也喜歡憑感覺的去判斷膠水的粘接力，例如直接在PCB沒有元件的地方點少量的膠固化后嘗試用手去剝離，有時候也是能有個大概的感覺，就和前面用手掐感知膠水固化后的硬度一樣。一般而言較硬的膠粘接力會大一些，而硬度較低的會小一些，像元化學的WE-3008和SUNSTAR的991等相對粘接力就會小不少。如果粘接力太大，會在另一個測試環節中有隱患，那就是返修，如果粘接力太大（尤其是在高溫下的粘接力保持太大），就比較容易產生掉焊盤的問題； 7）阻抗：這個指標也只是在一個比較較真的客戶那里碰到，關于阻抗的定義大家可以去百度百科看看（阻抗），當時的情況是我們提供的一款膠水在液態是有阻抗，而固化后沒有，客戶提出了質疑，我覺得我們的研發回答得還是比較在理的（產生阻抗的原因主要是該體系底填膠中某些組分在外加電場作用下極化現象引起的，未加熱前，體系中某些組分因外加交變電場產生的偶極距較大，因此有一定阻抗，加熱后，產生偶極距的組分發生了化學反應，反應后的產物偶極距非常小，因此阻抗很小甚至不能檢測出），當時也說服了客戶進行下一步的測試。不過迄今為止還沒有第二個客戶提出過類似的問題。 以上是對底填膠的相關測試和指標做了一個大概的分析，但在實際測試中，能將上面全部測試做完的基本上也是很大的廠商了（加上可靠性測試一般都要幾周以上的時間了）。而一般的小廠商很多指標其實也只能參照性的做一下。另外國內的手機廠商對以上測試指標標準的設立也是在摸索中，有時候將某些指標要求設置過高到后幾乎所有的膠水都達不到要求，或者設立了兩個相互矛盾的指標要求，后也導致沒有一款膠水能通過所有的測試。在與國內廠商的工程師交流時，他們也非常關注像三星索尼等公司評估膠水的標準，其實我們也沒有現成的資料，其實適合自己的才是有意義的標準。