Comment appliquer l'underfill sous un BGA correctement
L'underfill est le polymère qui remplit l'espace entre un BGA et la carte et soulage les billes de soudure. Ce guide explique les types de matériaux, les méthodes capillaire et no-flow, les motifs de dépose, la polymérisation et l'aptitude au rework.
Voir le soudagePourquoi utiliser un underfill sous les composants BGA?
L'underfill est une résine époxy à basse viscosité qui remplit entièrement l'espace entre un boîtier BGA et le circuit imprimé. Il répartit les contraintes mécaniques et thermiques loin de chaque bille de soudure sur toute la surface collée, ce qui allonge fortement la durée de vie des jonctions.
Sans underfill, chaque bille de soudure supporte seule la charge. Lors des cycles thermiques, la différence de coefficient de dilatation thermique (CTE) entre le composant et la carte crée une contrainte de cisaillement qui fatigue les billes. L'underfill couple mécaniquement les deux pièces et réduit cette charge.
- Répartit la contrainte de cisaillement des billes sur toute la surface.
- Compense l'écart de CTE entre le silicium, le substrat et le FR4.
- Protège contre la chute, la vibration et l'humidité.
- Augmente nettement le nombre de cycles thermiques supportables.
Quels types d'underfill existe-t-il?
On distingue principalement l'underfill capillaire (CUF), l'underfill no-flow et les variantes reworkables. Le choix dépend de la hauteur d'espace, de la cadence et de la nécessité éventuelle de remplacer le composant plus tard.
L'underfill reworkable ramollit vers 150 à 190 °C, ce qui permet de retirer le BGA après un chauffage local. Le corner-bond ne colle que les quatre coins, offrant une protection aux chutes avec un minimum de matière et une réparation facile.
Comment déposer et polymériser l'underfill?
Avec la méthode capillaire, l'underfill est appliqué le long d'un ou deux bords du BGA après le soudage. La carte préchauffée (généralement 70 à 110 °C) abaisse la viscosité pour que le matériau s'écoule sous le composant par capillarité et remplisse l'espace uniformément.
- Préchauffer carte et composant à 70‑110 °C pour améliorer l'écoulement.
- Appliquer le matériau le long d'un bord (motif en L ou en I) avec une dose définie.
- Attendre l'écoulement capillaire jusqu'à un ménisque (fillet) net sur le bord opposé.
- Si besoin, ajouter un second cordon pour renforcer le fillet.
- Polymériser selon le fabricant, souvent 30‑60 min à 150 °C.
Après cuisson, une inspection par rayons X confirme le remplissage complet et le taux de voids. Un fillet continu et sans bulle sur tous les bords est le signe d'une application correcte.
Un BGA sous underfill peut-il encore être réparé?
Seulement dans une certaine mesure. L'underfill standard est stable thermiquement et réticule de façon permanente, si bien que retirer le BGA détruit souvent le composant et parfois les pastilles. Les matériaux reworkables et le corner-bond ont été conçus précisément pour préserver cette réparabilité.
- CUF standard: pratiquement non réparable, risque élevé pour les pastilles et la carte.
- Reworkable: ramollit vers 150‑190 °C, composant retirable.
- Corner-bond: libérer les coins et le composant se détache - rework le plus rapide.
- Toujours retirer tout résidu, sinon le nouveau BGA ne repose pas à plat.
Questions fréquentes
Quand l'underfill sous un BGA est-il nécessaire?
Chaque fois que l'assemblage subit des chutes, des vibrations ou de forts écarts de température, comme dans les appareils mobiles ou l'automobile. L'underfill multiplie alors la durée de vie des billes de soudure.
Quelle différence entre underfill capillaire et no-flow?
L'underfill capillaire est appliqué après la refusion et s'écoule sous le composant par capillarité. Le no-flow est déposé avant la pose et cuit dans la même refusion, ce qui économise des étapes.
Comment polymériser correctement l'underfill?
Selon la fiche technique, généralement 30 à 60 minutes à environ 150 °C dans un four à convection. Un préchauffage à 70 à 110 °C lors de la dépose améliore d'abord l'écoulement capillaire.
Un BGA sous underfill peut-il être remplacé plus tard?
Uniquement avec des matériaux reworkables ou un corner-bond, qui se libèrent thermiquement. L'underfill standard rend le BGA pratiquement définitif.
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