アンダーフィルのボイドは大丈夫でしょうか

質問

IC等のチップ部品下に充填するアンダーフィルですが、ボイドを完全にゼロにすることは難しいと思うのですが、ポップコーン試験をした場合に、はんだがそのボイド部に流れ出したりする可能性があると思うので心配です。一般的にどういうサイズのボイドであれば大丈夫とかあるのでしょうか。
例えば、はんだバンプ間全てがボイドになっているとだめだが、間が少しでもアンダーフィルで覆われていればOkとか。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359

こんにちは。
質問に対する答えにはなりませんが、コメントさせて頂きます。
先ず、ボイドの規格ですがこれは製品仕様によって各社設定している
と思いますので、一概に適正なボイドサイズは答えられないと思われます。
ポップコーン現象においても、ボイドだけでなくチップサイズや塗布領域
も加味されますから、貴殿が現在問題視されている製品仕様によりますので
当該製品での実信頼性試験を実施し、把握されることが実力を加味する上で
最も望ましい手段であると考えます。
また例として
＞はんだバンプ間全てがボイドになっているとだめだが、間が少しでもアン＞ダーフィルで覆われていればOkとか。
とありますが、そもそもアンダーフィル材を何の目的で塗布されているのかを最も加味すべきことと考えます。
ボイドがあること自体、耐湿性等、信頼性を低下させる要因であり、アンダーフィル材を塗布している目的が失われるのではないかと思います。
但し、これらもボイドが内部なのか、表面まで貫通しているものなのか、
ＩＣの保護膜はどの様な仕様なのかによって異なりますから、今一度
製品仕様と現状発生しているボイドサイズ、位置を加味し、実信頼性を
把握することが得策かと思います。

追伸：ボイドの原因は何でしょうか？もしシリンジ内のボイドが
原因であれば、脱泡作業をしなければ解決しません。以下の様な
脱泡装置を導入することをお勧めします。
http://www.thinky.co.jp/product/awatori/

お礼のご記述ありがとうございます。
可能な限り、ご貴殿のご質問にお応えできれば幸いですが、如何せんここの場だけでは、Endでのapplicationや当該製品の保障特性（MSL含む）製品仕様
が不明で求めておられる「解」が完全に伝えられません。
私が述べた内容は、十分認知されている中でのご質問の様ですね。
大変失礼致しました。ではあくまでも「経験値」でのお話をしたいと思います。まず、ご承知の通りボイドが元で不具合に至る事象は「耐湿性劣化」「アンダーフィルの剥離」が主です。前記の耐湿性劣化面ではご懸念されている内部でのリフロー時における「水蒸気爆発（ポップコーン現象）」が上げられますが、現在の様な高信頼な材料では早々簡単に発生しません。アンダーフィル内部へ完全にボイドが封入された状態で且、チップサイズ面積比で１／６程度の大きさでもなければ発生はしないと思われます。次に内部ボイドへの水分貯留による「電極Padの腐食」が上げられますが、これは使用している半導体の保護膜にP.Iコートが施されていれば、アンダーフィルとの密着度は格段に向上しますので、この場合ボイドは「電極近傍」に存在しなければ、腐食問題は発生しないでしょう。P.Iコートが施されていない場合は、完全除去されることをお勧めしますが、この場合においても電極近傍やチップ表面（アンダーフィル界面）に存在していなければ問題はないでしょう。
次に、「アンダーフィルの剥離」ですが、これはチップ表面（アンダーフィル界面）にボイドが存在する場合で、チップ面積比に対して、占有率が多ければ多い程に高温吸湿等によって接着強度が低下しますから注意が必要です。耐湿性劣化でも上げましたがチップサイズ面積比で１／６程度あれば問題はないかもしれません。アドバイスにはなっていないのかもしれませんが
先ずは一度、実製品で試験投入されることをやはりお勧めします。何故ならば、私が記述した内容は私が経験した製品仕様にすぎないからです。是非当該製品仕様で、リフロー耐熱（前処理有）　高温放置試験　加えてＰＣＴ、温度サイクル試験を貴殿側の規定試験で実施されればよいかと考えます。
（開発段階で不明な場合は、ネットで大手メーカーのハンドブックを探れば
いくらでも出てくるかと思いますので参考にされてはどうでしょうか）
参考:http://img.jp.fujitsu.com/downloads/jp/jed/brochures/find/25-4j/06-09.pdf#search='アンダーフィル ボイド 信頼性'

お礼

早速、アドバイスいただきありがとうございます。
今回このような質問をさせてもらったのは、貴殿の仰られるとおり、ポップコーン試験を行いMSLﾚﾍﾞﾙ実力を把握することが良いと思います。
しかし、それではどれだけの試験をすれば、その製品の実力が把握でき、ユーザーに対し保証できるのかが私自身良くわからず、ボイドがある場合でもこういうボイド状態であれば不具合が発生しないというメカニズムが分かれば、製品の信頼度を決定する考え方のひとつになるのではと考えています。
これらの考え方にアドバイスありましたら是非お願いいたします。

非常に詳しいアドバイスいただき大変ありがとうございます。今回いただいたアドバイスを参考に信頼性設計/評価を進めていきたいと思います。
ありがとうございました。