加速應力測試(accelerated stress testing)在極短的時間內以模擬實際使用狀況及使用至損壞的方式導致測試件損壞(不動作)的一種測試

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1 IC 封測可靠度英語術語徐祥禎義守大學機械與自動化工程學系

2 A 加速應力測試 (accelerated stress testing) 在極短的時間內以模擬實際使用狀況及使用至損壞的方式導致測試件損壞 ( 不動作 ) 的一種測試加速因子 (accelerated factor, AF) 產品在正常操作環境的壽命與加速環境的壽命之比例如受溫度影響以 Arrhenius 公式計算加速因子為 AF = exp (Ea/K x (1/T 1-1/T 2 )) 允收品質水準 (acceptable quality level, AQL) AQL 指品質水準被生產者視為可出廠品質之最大不良率, 若出廠品質能達到 AQL 水準, 則產品被允收之機率將達到 95 % 參閱 LTPD 主動元件 (active component) 為一種電子元件在付予電子信號可以動作改變其基本特性 ( 像整流放大信號轉換信號等 ), 如電晶體二極體 Alpha 粒子 (α particle) 輻射同位素的衰退造成為一種高能量氦核子能在微電子元件之內產生電子對, 且在某些元件內會轉換 cells 引起軟體錯誤 (soft errors) B 球狀接合 (ball bond) 銲線接合製程中, 銲線受電子點火 (EFO) 形成圓球狀, 隨後焊在 IC 的 bond pad 或基板上也稱為第一銲點 (first bond) 推球剪力測試 (ball shear test) 銲線接合製程, 針對第一銲點所作測試, 屬於破壞性試驗 ( 一般而言, 推力要大於 20gf) BAT 為 Bond Assembly 和 Test 的縮寫, 通常指晶片封裝成模組將模組組裝在電路板上作測試浴缸曲線 (bathtub curve) 用於描述半導體產品隨時間變化的失效故障率的曲線, 也稱為壽命曲線經由實驗得知電子產品的失效

3 機率分佈, 一般均呈現出類似浴缸的形狀, 稱為浴缸曲線此曲線大致可分為三個階段, 1. 早夭期 (infant motality) 階段 : 此階段是初始故障率相對較高, 然後迅速下降此特性並非在所有產品中都表現顯著此階段的故障率通常按每百萬缺陷數 DPPM (defect part per million) 來進行衡量此階段的不良產品, 可用預燒 (burn in) 來排除 2. 穩定狀態 (useful life) 階段 : 此階段具有固定的低故障率, 在使用壽命期間保持穩定按 FIT (failure in time) 單位或故障間隔平均時間 MTTF (mean time to failure) 小時數描述此故障率 3. 磨耗 (wear out) 階段 : 此階段代表內在損耗機制開始主導, 失效故障率呈指數上升產品壽命通常定義為從初始生產至磨耗開始的時間鍵結強度 (bondability) 銲線接合製程後, 銲線和接合墊或基板上的鍵結情形, 通常要作推球測試 (ball shear test) 拉線測試(wire pull test) 接合墊 (bonding pad) IC 的金屬化區域, 讓銲線或其他元件接合之用通常為鋁, 亦有鋁銅合金材料 BT 樹脂 (BT resin) 常用於 IC 封裝的基板 Bismaleimide-triazine 型式的樹脂與環氧混合後, 以達到印刷電路板積層所需之特性, 其優點包括耐高熱低介電常數和即使在吸濕之良好的電氣絕緣性預燒 / 高溫加速老化 (burn-in) 將 IC 產品加熱到較高的溫度或在 IC 的 I/O 加上電壓, 持續一段時間進行測試, 目的在篩選因製程不良產生之缺陷品 ( 浴缸曲線之早夭期不良品 ) Burn-in 分成 1.Static burn-in( 加熱加電壓測試但無資料讀取寫入動作 ) 2.Dynamic burn-in (1)Monitored dynamic burn-in( 加熱加電壓有讀寫 ) (2)Unmonitored dynamic burn-in ( 加熱加電壓有寫無讀 ) (3)Test during burn-in ( 加熱加電壓先寫入進行可程

4 式邏輯測試後再進行資料的讀取 ) 凸塊 (bumping) 在晶片 (wafer) 墊片處所製作之凸狀金屬如金錫合金, 作為晶片及晶片間載體做為覆晶接合用 C 化學汽相沈積 (chemical vapor deposition, CVD) 在基板外層藉揮發性化學物接觸到基板, 利用化學蒸汽的減少, 使電路元件上沈積 ( 電鍍 ) 一層金屬熱膨脹係數 (coefficient of thermal expansion, CTE) 為每溫度變化下之材料變形該物理意義為單位溫度變化下之材料尺寸變化 IC 構裝異質材料間的 CTE 若差距過大, 容易產生介面應力, 造成損壞 Coffin-Manson 方程式用來描述應變幅度與疲勞壽命的關係基本上是到故障發生時的循環數與應變平方的倒數值, 有比例上的關係, 在可靠性測試時, 基於在實驗室中的加速溫度循環實驗, 可用來預測實際的使用壽命共燒 (cofiring) 1. 兩個厚膜組成, 一個印刷及乾燥後再印刷另外一個及輸燥, 然後同時燒結之製程 2. 厚膜導體和絕緣材料在同時間進行燒結, 形成多層結構之製程導電線路 (conductive pattern) 導電材料在基板材料上的結構, 有機印刷電路板, 其線路包含導體焊墊貫穿孔, 在製造製程中, 把這些整合成連當應用於陶瓷平板封裝, 其導電線路是藉由網印成型內部導線和其他傳導的區域來完成控制塌陷的晶片接合 (controlled collapse chip connection, C4) IBM 發展之技術, 一焊鍚接點用以連接基板和覆晶, 其熔融焊鍚的表面張力可以支撐晶片的重量及控制接點 ( 塌陷 ) 高度 ( 高度是接點鍚量及兩接觸面積的方程式 ) 腐蝕 (corrosion) 離子 ( 帶正電荷之金屬原子 ) 溶解於水溶液中產生陽極反應, 水溶液中氫離子產生陰極反應 ( 接受金屬釋放出來的電子 ), 持續金屬離子溶解過程會逐漸耗盡金屬腐蝕要發生, 需要濕氣來催化

5 裂痕 (cracking) 當金屬或非金屬護膜出現破裂且一直伸展到表層下面時裂紋 (crazing) 在塗佈或封膠的塑膠或玻璃材料表面出現大範圍細小的裂痕, 這種情形表示元件層經歷過機械或熱的引發的應力所造成在基材表面下方的裂痕分佈潛變 (creep) 作用於材料的力量 ( 應力 ) 固定不變, 但材料之變形 ( 應變 ) 卻會隨時間增加而逐漸成長的現象, 通常是指何金在其熔點的絕對溫度一半以上之高溫狀態下屬於負荷 - 時間 - 溫度變化的函數串音 (crosstalk) 電流在導線中流動時, 會在四周產生電磁場, 進而干擾了相鄰平行導線內的訊號, 就是 crosstalk, 串音干擾會讓電路產生延遲, 而使電路效能下降, 累積失效率 (cumulative failure rate, CFR) 在持續測試時間的期間內, 每單位時間中累積失敗的次數, 稱為累積失效率其倒數稱為平均失效發生時間 MTTF(mean time to failure) 總單元操作小時 = 總樣本測試數 x 每次測試小時數 CFR= 失效樣本數量 / 總單元操作小時 D 脫層 (delamination) IC 構裝不同材料間的結合被移除, 造成材料層間分離可分成表面自由邊脫層及內部埋藏脫層因製程溫度造成鄰近材料因 CTE 差異產生高界面應力引發脫層製程引發之脫層可以選用適當膠材底膠介電材料迴銲前烘烤材料層間密著性等改善晶粒接合強度測試 (die bond strength test) 晶粒接合後, 接受推力最大為 30gf 之測試, 然後用 OM 看 die 與 die attach 間有無脫離介電質 (dielectric) 是一種可被電極化的絕緣體一般而言, 介電體是用來指電容, 而絕緣體主要是指電性上的絕緣介電質破壞介電體由於材料上的破壞, 或是一突然增大的電壓造

6 (dielectric breakdown) 成其非傳導特性的全面崩潰介電常數 (dielectric constant) 又稱為電容比率 (permittivity), 介電常數定義為材料的電容與真空的電容之比值介電常數表示儲存電量的能力, 越小表示絕緣性越好介電力喪失 (dielectric loss) 在介電體內由於電能轉換成熱能所導致的電場改變介電強度 (dielectric strength) 介電體在一特定環境下所能承的最大電壓, 而不會被電壓所破壞 ( 通常是以每單位尺寸所能承受之伏特數表示 ) 介電強度越大表示絕緣性越好耗散因子 (dissipation factor) 耗散因子代表電場損失的能量, 數值越大表示損失越大, 損失的能量會轉為熱量高頻電子產品需要耗散因子較小的材料, 電力的損失為絕緣器的效率介電常數與耗散因子的乘積稱為損失係數 (loss factor), 損失係數越小表示絕緣性越好至中立點的距離 (Distance to Neutral Pont, DNP) IC 構裝體接點到中立點的距離接點應變的大小是由晶片和基板間膨脹係數的差異所控制中立點通常是指構裝體的幾何中心, 其上承受熱循環也不會在元件和基板間產生相對移動偏差 (drill smear) 在溫度老化及濕度長時期的影響下, 永久的改變電阻或電容的值 E EIA Electronic Industries Association 的字頭縮寫, 美國電子工業協會電子遷移 (electromigration) 經由溫度和電子流動之加乘效應所造成之金屬離子的移動因高電流密度通過金屬線路, 造成導體內金屬原子如河川侵蝕土地般被驅離原來位置形成氣洞使電阻增高, 導致訊號衰減或電路開口電子遷移在銀及鋁較易產生, 銅較具抵抗較短的線路可防止電子遷

7 移, 但增加線路層電流密度超過 10 6 A/cm 2 時, 鋁線會產生電遷移靜電放電 (electrostatic discharge, ESD) 不同電位之物體直接或由淨電場引發之靜電荷傳遞靜電通過 IC 使電流無法散去會引發連接處之溫度升高到熔點造成失效膠封 (encapsulate) 密封或覆蓋一元件或電路以達到機械或環境上之保護典型的封膠材料是塗膠球型表面封膠及鑄模膠材 F 失效機制 (failure mechanism) 結構受熱機械 (thermo-mechanical) 引發大變形或疲乏或受環境化學 (chemical) 方式如腐蝕或受電引發如靜電放電電子遷移所導致的失效 / 故障疲勞 (fatigue) 材料零件或構件在彈性範圍內受到循環應力 (cyclic stress) 或循環應變 (cyclic strain) 作用下, 在結構中某些部位逐漸產生局部的永久變形, 並在一定循環次數後形成裂縫或繼續擴展直到完全破裂的現象尤其討論無鉛銲錫接點在溫度循環測試 (TCT) 的失效失效模式及效應分析 (failure mode and effect analysis, FMEA) 常用於產品設計開發工程設計分析企劃以及工廠內各方面的評價方法, 有系統地預測專案可能引起的失效 ( 失敗 ) 及故障等情況, 並對這些現象所可能造成的影響分析主要原因, 評價各模式之影響性, 選出關鍵優先順序, 事先討論研擬出對策, 管制追蹤矯正措施的執行, 以便對所預測可能出現的失效, 先做好防範措施, 減少產品之風險或不確定性覆晶黏著法 (flip chip attachment) 一種 IC 和基材相黏著的方法, 將 IC 翻面後, 和基材上的焊墊正好相互對應, 然後利用熔焊法將兩者黏著助焊劑 (flux) 在軟焊製程中, 用來清除材料表面上之氧化物的物質或惰性液體, 助焊劑可以潤濕待焊材料之表面破裂 (fracture) 結構受負荷後其應力超過材料之破壞強度, 產生脆性

8 破裂邊緣龜裂的預測模式由 Griffith 所提邊緣缺陷傳播破裂的破壞力學設計時配合製程與材料從降低應力切入研磨表面減少邊緣龜裂 G 閘氧化 (gate oxide) 分開金屬層與 MOSFET 半導體之氧化層金屬層與半導體間短路造成 MOSFET 失去功能, 稱為閘氧化層失效矽表面不良造成氧化層局部變薄而產生相當高之局部電場, 此電場強度如高於介電強度則引發失效突然電壓放電如 ESD 也會造成閘氧化層失效玻璃轉移溫度 (glass transition temperature, Tg) 高分子材料, 低溫固態時硬如玻璃狀態加熱到此溫度時會轉換成軟質橡膠態低於此溫度時, 熱膨脹係數較低且幾乎為常數, 高於此溫度時, 熱膨脹係數就變得很大通常 Tg 不會是一個溫度點, 而是一段溫度區域 H 高加速應力測試 (high accelerated stress test, HAST) 可靠度測試 - 環境測試之一, 當產品在極高的溫度濕氣下, 將加速水氣透過構裝體外部保護材料或延著外部保護材料與金屬導線間介面滲透至內部, 評估 IC 構裝抵抗濕氣能力 130 O C/85%RH/Vcc (100hr) 高溫保存測試 (high temperature storage life test, HT-SLT) 可靠度測試 - 環境測試之一, 利用高溫加速測試來評估 IC 構裝產品的儲存壽命, 測試方式在不加任何電氣訊號狀況下進行測試元件是被放置在 150 O C/(1000hr) I 紅外線迴流焊 (infrared reflow, IR reflow) 表面黏着技術之ㄧ, 在 PCB 板上置放表面黏着元件 (SMD) 後, 沿迴焊爐內傳送帶, 以紅外線照射熔融銲鍚將元件固定在 PCB 板上

9 紅外線迴流焊溫度曲線 (IR reflow profile) 迴流焊的溫度曲線包括預熱浸潤回焊和冷卻四個區域, 無鉛銲錫的最高溫度約為 O C 介金屬化合物 (intermetallic compound, IMC) 二種金屬材料接合, 互相擴散, 在交接面上形成一層化合物此化合物與原二種材料均不同在高溫高濕的環境中, 介金屬厚度不斷生成當生成過量時, 因彼此間的擴散速率不同, 接點會形成 Kirkendahl void 而變的較脆離子遷移 (ion migration) 在一個電場作用下, 一個物質中或是兩個接物質間的自由離子運動離子化污染物 (ionizable (ionic) contaminants) 所有以離子狀態存在的製程殘留物, 如助焊催化劑指印蝕刻及電鍍鹽類等, 一旦分解之會增加導電性 J JEDEC joint electron device engineering council 的縮寫, 是美國電子元件產業協會上網可蒐集所訂定之封裝與測試標準規格 JEITA Japan Electronic and Information Technology Industries Association 的縮寫, 日本電子情報技術產業協會 JESD EIA/JEDEC 所訂定之封裝與測試標準規格 K Kovar 鐵鈷鎳合金,lead frame 材料之ㄧ

10 Kirkendall 孔隙 (Kirkendall voids) 由兩種不同材料間的介面的擴散所形成的孔隙, 擴散方向是從較大擴散率的材料到較小的材料 L 導線架 (lead frame) 封裝元件中的金屬部份, 此部份的功用在於從晶片及補助混成電路至外界的電氣連通之路徑損失因子 (loss factor) 一項絕緣材料的係數, 等於消散 (dissipation) 常數和介電常數 (dielectric constant) 的積, 也就是實質電流 (real current) 和虛電流 (imaginary current) 間夾角的正切函數拒收品質水準 (lot tolerance percent defect, LTPD) LTPD 指產品品質低劣至超過消費者所能容忍之極限, 通常只有 10 %之機率會允收該批產品通常抽樣計劃設定在 AQL=95%, LTPD=10% 低溫保存測試 (low temperature storage life test, LT-SLT) 可靠度測試 - 環境測試之一, 元件是被放置在 -65 O C/(1000hr) M 故障平均時間 (mean time to failure, MTTF) 在可靠性技術中可運用於個別的元件或零件該時間指的是元件或零件至失效 / 故障時間長度的一個算術平均值金氧半導體 (metal-oxide semiconductor) 一種不同於雙載子積體電路的構成方法 MOS 積體電路比雙載子積體電路較慢, 但有較高電路密度和低成本之優點金屬如同為一電容平板當充滿氣化時, 產生相反之電荷至半導體表面並彎曲導線至傳導狀態 MIL-STD- 美軍 (military standard) 軍用產品測試標準規格微米 (micro meter, um) 公制長度單位, 等於 10-6 m

11 密爾 (mil) 英制長度單位, 千分之ㄧ英吋, 等於 25.4um 濕度敏感測試 (moisture sensitivity level, MSL) 屬於 preconditioning 測試之一, 一般需通過 MSL 3 等級 (30 O C 60%RH/192 hr, 或是 60 O C 60%RH/40 hr) O 上覆式模塑焊墊陣列承載體 (over molded pad array carrier, OMPAC) 由 Motorola 發展出來的新焊鍚 I/O 接點封裝 OMPAC 是由 BT 樹脂作為基材, 而基材的表面黏著了鍚球, 一般以 40 至 60mils 之格狀陣列排列, 當晶片貼覆後再用模塑成型複合物在基材之一邊 P 鈍化 (passivation) 直接在半導體表面上隔離層, 功能是保護該表免於污染濕氣和粉塵, 通常使用半導體的氧化物, 其他材料也有被使用被動元件 (passive components) 在外加電訊號時, 不具增益及控制特性之元件, 例如電阻器電容器或電感器, 用來表面黏著於印刷電路板或混成基材上滲透性 (permeability) 材料性質, 如固體允許氣體或液體之滲透取置 (pick and place) 為了接合晶片至基材上, 選擇和放置晶片至基材之固定位置上的機構流程壓電的 (piezoelectric) 由應力所產生的電力或是電極化引腳通孔 (pin through hole, PTH) 將 IC 構裝模組的引腳, 焊接於下一層級封裝 ( 通常為印刷電路板 ) 之電鍍通孔中置放 (placement) 從已知的封裝層級根據所伴隨的影像將晶片電路, 晶片或晶承載體實際地放置所想要位置上

12 塑性變形 (plastic deformation) IC 構裝結構受負載後以 von Mise 等效應力計算是否超過降伏強度產生塑性變形因持續累積之塑性變形或循環負荷所產生過量的塑性變形造成龜裂後會使電性失效應力集中來自結構體幾何形狀不連續不同材料間界面這些差異是必然存在, 因此設計並控制塑性變形是必須的爆米花現象 (popping/pop corn) 高分子材料均具有吸水性, 會吸著水氣在迴銲製程的高溫時, 蒸發成水蒸氣在材料接合處形成孔洞爆裂, 稱為爆米花現象 (popping), 甚至於材料間脫層 (delamination) EMC 產生裂縫 (crack) 銲點接合點斷裂金屬變形等失效通常裂縫都發生在交界的尖角處, 因為是應力集中點球形膠封 (potting) 如同 encapsulate, 用於 chip on board tape carrier package chip on film 等封裝環境壽命測試前處理 (preconditioning) 高壓煮鍋測試 (pressure cooker test, PCT) 可靠度測試 - 環境測試之一, 又稱為 Unbiased Autoclave,PCT 目的在於評估 IC 構裝產品對濕氣的抵抗能力元件是被放置在一高溫壓力容器內, 容器中蒸氣的壓力為一大氣壓或更高 121 O C 100%RH/2 atm/240 hr Q 品質 (quality) 與可靠度相對而言, 用來衡量品質, 通常討論是 current level 品質指的是產品符合製造與客戶規格品質是元件功能與原先設計相符的機率

13 R 可靠度 (reliability) 與品質相對而言, 用來衡量壽命, 通常討論是 future level 在一定時間內正當操作狀況下, 展現其當初設計時所被設定的功能之可能性反映出在儲存或使用時, 受到時間造成的影響可靠度是元件功能故障的機率對 IC 產業而言, 可靠度是生存要件, 所以產品可靠度的技術與能力才是台灣 IC 產業未來要發展的重點可靠度是可以設計的, 是產品技術 ( 系統級 ) 製程技術 ( 零組件 ) 的一部份, 需要設計上技術上材料上零件選用上等有所創新突破可靠度測試 (reliability test) 可靠度技術重點在於加速測試 ( 壓縮時間 ), 模擬實際使用條件下, 進行環境應力測試, 建立量化壽命評估模式可靠度所探討的是故障什麼時候發生與故障發生的原因為何流變學 (rheology) 處理物體的變形和流動的學科 S 銀遷移 (silver migration) 在載銀或電鍍導體的陽極, 與數 mil 外的陰極電路, 在高濕環境下, 當通過直流電壓一段長時間後, 銀結晶會成長銀與小量的教高熔點金屬會成合金, 可大大地降低此傾向集膚效應 (skin effect) 在高頻時, 因為導體的磁場效應使得電流集中在導線的表面流動, 並非整體均勻一致, 此電流流動區域稱為 skin, 其深度反比於頻率的平方根值毛邊 (slivers) 在導體的邊緣處, 電鍍凸出的部分 ( 錫鉛金等 ), 它們是部份或全部分開的軟式錯誤 (soft error) 由不永久改變記憶裝置的實際狀態過程所引致的記憶狀態錯誤因為 α 射線, 穿透 IC 產品, 引起電性干擾造成錯誤, 只要經電性重新調整即可恢復

14 印刷鋼板 (stencil) 一種印刷技術, 以鋼板印刷 pattern, 經網印刷器的刮刀 (squeegee), 推擠液態合成物穿過印刷網, 並經由網目將影像印至基板縫補接合 (stitch bond) 銲線製程, 銲線完成 ball bond 後, 隨銲針移動, 再接合在導線架或基板上, 稱為 stitch bond, 也稱為第二銲點 second bond 形狀很像魚尾應力腐蝕 (stress corrosion) 表示所施應力的加速化導致缺陷傳動, 藉此傳動, 退化了物質的機械性質, 此現象存在於高分子和金屬中應力緩衝 (stress relief) 零件引腳成線腳的成型部分, 用以提供足夠的順服性, 以致兩終端間的應力最小化利用高分子的密封可以提供應力緩衝表面黏著技術 (surface mount technology, SMT) 將 IC 構裝模組的引腳, 利用迴焊技術, 焊接於印刷電路板之表面上 T 溫度循環測試 (Temperature cycling test,tct) 可靠度測試 - 環境測試之一, 是用來測定 IC 交替暴露於極高溫膨脹與低溫收縮環境下, 對於溫度熱膨脹與收縮所產生機械應力之抵抗能力主要是藉高溫低溫循環變化, 測試 IC 構裝內各材料之 CTE 不同而引起故障機制 -65 O C-150 O C /air/15 min per zone (1000 cycle) 溫溼度偏壓測試 (Temperature Humidity Bias Life Test, THB) 可靠度測試 - 環境測試之一, 其目的是評估 IC 構裝產品在潮濕環境與固定偏壓條件下對溼氣的抵抗能力, 當產品置於高的溫度 (85 C) 濕氣 (85%RH) 下將加速水氣透過外部保護材料或延著外部保護材料與金屬導線間介面滲透至內部由於溫度濕度值相同, 又稱為 85/85

15 測試 85 O C/85%RH/1.1Vcc (1000hr) 現實上, 以 HAST 測試取代 THB 測試熱膨脹不匹配 (thermal mismatch) 兩種結合在一起的材料, 其線性熱膨脹係數之差異, 造成變形及應力熱機械分析儀 (thermo mechanical analysis, TMA) 用以量測材料在溫度改變下的線性膨脹或變形的一種技術熱塑性塑膠 (thermoplastic) 藉著將熔化的高分子施力推入一冷卻的塑模中或穿過塑模, 在冷卻後形成其最後的造型, 此硬化的高分子, 可以再次熔化以及再多次處理熱固性塑膠 (thermosetting) 高分子利用加熱, 使之成為永久的形狀, 這聚合化反應 ( 作用 ) 是一種相互連結 cross linking 不可逆的反應, 一旦被設定則熱固性塑膠不可再熔化冷熱衝擊測試 (thermal shock test,tst) 可靠度測試 - 環境測試之一, 是用來測定測定 IC 暴露於溫度據烈變化情況下, 對於溫度梯度瞬間變化的可靠度 -65 O C-150 O C /liquid/5 min per zone (200 cycle) 錫鬚 (tin whiskers) 無鉛製程後引發的可靠度, 電鍍純錫或其合金後會長在引腳或零件表面上, 不須任何電壓, 在無活性化氣體或真空的環境下長成, 在潮濕高壓高溫會加速長成液態以上時間 (time above liquidus, TAL) Reflow( 迴焊 ) 製程之回焊區, 溫度最高, 稱為液態以上時間 (TAL, time above liquidus) 此時焊料中的錫與焊墊上的銅或金由於擴散作用而形成金屬間的化合物所有的接點應該同時同速率達到相同的峰值溫度, 以保證所有零件在爐內經歷相同的環境迴流焊的峰值溫度, 通常取決於焊料的熔點溫度及組裝零件所能承受的溫度一般的峰值溫度應該比錫膏的正常熔點溫度要高出約 25~30 O C, 才能順利的完成焊接作業如果低於此溫度, 則會造成冷焊與潤濕不

16 良的缺點墓碑效應 (tombstoning) 迴焊製程 (reflow) 中預熱區 (pre-heat) 升溫不良引起, 由於零件兩端的潤濕不平均, 造成不同的溫度出現在焊墊的兩端, 當一方焊墊先融化後, 因表面張力的拉扯, 會將零件立直 ( 如墓碑 ) 及拉斜可藉由延長錫膏在的熔點附近的時間來改善, 或是降低升溫的速率, 使零件兩端的溫度在錫膏熔點前達到平衡 V 導孔 (via) PCB 板是由多層的電路 ( 銅箔 ) 疊加而成的, 導孔 (via) 的用途就是連通不同電路層之間的訊號 via 在 PCB 板內可分成三種 1. 通孔 (through via): 2. 盲孔 (blind via): 3. 埋孔 (buried via): von Mise 應力 (von Mise stress) 在單軸應力下當拉力 ( 壓力 ) 使作用之應力達到材料之降伏強度時, 材料產生降服 ; 但在三軸應力狀態下, 延性材料的降伏以 von Mise 應力為準, σ = [( σ x σ y) + ( σ y σ z ) + ( σ z σ x) + 6( τ xy + τ yz + τ xz 2 )] 2 材料受三維力量作用後, 其 von Mise 應力大於降伏強度, 工程上及認定為降伏 / 破壞 / 失效 W 波焊 (wave soldering) 將熔融態的焊料, 噴住在二種欲連結金屬的接點, 以形成銲點的技術

17 翹曲 (warpage) 在封裝製程中,substrate 或 PCB 與零件的 CTE 不同, 受到多次的熱化學作用, 造成 substrate 或 PCB 翹曲, 向上翹曲稱為笑臉 (smiling face) 向下翹曲稱為哭臉 (crying face) 潤濕 (wetting) 利用合適的助銲劑並經加熱後, 使熔融的銲料或玻璃在金屬或非金屬的基材散佈開來接線度 (wireability) 內部接線成功的可能性, 接線長度貫孔能力和端點, 都是封裝接線的考量銲線接合 (wire bonding) 將很細的金屬線用於連接半導體內部元件的方法銲線拉力測試 (wire pull test) 銲線製程中為確保銲線張力, 所作之測試之一破壞性測試 ( 一般而言, 拉力範圍要在 5-10gf) 銲線漂移 (wire sweep) 銲線製程中由於銲線張力不足, 造成在後續模封 (molding) 製程, 封膠流動帶動張力不足之銲線移動, 與另一條銲線接觸, 造成短路失效 Y

18 良率 (yield) 計算生產之效率 ; 生產製程中, 通過品質檢驗之產品的百分比降伏應力 / 降伏強度 (yield strength) 材料受力時, 由應力 - 應變圖得知, 應力值小於降服強度, 在力量卸除之後, 材料會回復到原來的形狀, 屬於彈性變形 ; 若受力持續加大, 應力值超過降服強度, 則此時材料會產生塑性變形, 當力量卸除後, 材料無法回復到原來的形狀, 呈現永久變形在工程上, 降伏強度是一個重要的破壞指標延性材料受外加負載, 達到產生塑性變形所受的應力 ; 脆性材料, 通常選擇偏差 0.2% 應變相對應的應力

Microsoft Word 電子構裝結構分析1221.doc

Microsoft Word 電子構裝結構分析1221.doc 電子構裝結構分析徐祥禎 ( 義守大學機械與自動化工程學系副教授 ) 前言電子構裝 (Electronic Packaging), 主要是利用固定接著技術, 將積體電路 (Integrated Circuit, IC) 晶片固定在承載襯墊 (Die Pad) 上, 並利用細微連接技