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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:朱順源
研究生(外文):shun-yuan chu
論文名稱:TAB銅內引腳接合製程黏塑性力學模擬分析
論文名稱(外文):Viscoplastic Simulation and Analysis of TAB Copper Inner Lead Bounding Process
指導教授:李超飛
指導教授(外文):Chau-Fei Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系碩博士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:黏塑性變形內引腳接合捲帶自動接合
外文關鍵詞:ILBviscoplastic deformationTAB
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本文針對TAB ( Tape automated bonding )技術之內引腳受壓成形並與金凸塊接合製程ILB( Inner lead bounding process),以Anand黏塑性力學本構模型結合ANSYS有限元素分析軟體模擬後,探討ILB對銅內引腳所造成力學上的影響。
首先在不同應變率及溫度下建立Anand本構方程式中之材料參數值,並以求得之參數與實驗數據比對,以驗證參數之準確性。接著利用ANSYS模擬整個ILB製程。為了真確模擬實際TAB中內引腳於不同製程環境所受到的影響,本文除進行內引腳於ILB壓製成形並與金凸塊結合模擬外,也進行不同溫度之封膠製程及最後置於常溫中放置一段時間之模擬。由ANSYS分析得知銅引腳於每個不同時段下的應力分佈、應變量及應變率等分佈,結果發現引腳最大殘留應力發生處在引腳與壓頭圓端接觸的地方,此處也是內引腳拉伸強度試驗中引腳最容易發生破壞的部位。於150℃的封膠溫度下放置20分鐘可降低20~25﹪的引腳殘留應力值。
摘要 I
誌謝 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 X
第一章 緒論 1
1- 1前言 1
1- 2研究動機與目地 2
1- 3文獻回顧 3
1- 4研究方法 6
1- 5章節提要 6
第二章 TAB概論及其相關實驗 7
2- 1 TAB概論 7
2-1-1捲帶之設計與製造 8
2-1-1-1構成和種類 8
2-1-1-2捲帶基材 8
2-1-1-3銅箔材料 9
2-1-1-4黏著劑 10
2-1-1-5電鍍材料 10
2-1-1-6防銲劑材料 11
2-1-2凸塊的形成 11
2-1-3內引腳接合 12
2-1-4封膠 12
2-1-5外引腳接合 13
2- 2銅箔拉伸實驗 13
2- 3內引腳之拉力試驗 14
第三章 ANAND模型理論簡介 20
第四章 ANAND模型材料參數之決定與評估 25
4-1飽合應力值 之決定 26
4-2應變硬化常數 及應變硬化中應變率敏感度 之決定 26
4-3初始塑性應變之應力值 之決定 27
4-4本構方程式之探討 28
4-5 、 、 、 、 之決定 29
4-5-1活化能 及 值之決定 29
4-5-2飽和變形阻抗係數對應力倍數因子比值 之決定 30
4-5-3指數的前置因子 之決定 31
4-5-4應力之應變率敏感度 、飽和變形阻抗之應變率敏感度 之決定 31
4-5-5應力倍數因子 及飽和變形阻抗係數 之決定 32
4-5-6硬變硬化常數 之決定 32
4-5-7初始變形阻抗 之決定 32
4-6材料參數值之評估 33
第五章 TAB內引腳製程ANSYS軟體之黏塑性力學模擬與分析 59
5-1內引腳接合製程之有限元素模型建立 59
5-1-1材料元素型態及材料參數的設定 60
5-1-2模型的網格切割 61
5-1-2-1引腳與壓頭圓端接觸部位元素寬度之網格切割 61
5-1-2-2引腳與黏著層直角處接觸部位元素寬度之網格切割 62
5-1-2-3引腳及黏著層元素高度之網格切割 62
5-2負載與邊界條件 63
5-2-1負載與負載時間的控制 63
5-2-2邊界條件 65
5-3 ANSYS有限元素分析之處理程序 65
5-3-1 前處理 65
5-3-2 運算 65
5-3-3 後處理 67
5-4分析結果與評估 67
5-4-1內引腳接合製程模擬之第一階段 67
5-4-2內引腳接合製程模擬之第二階段 68
5-4-3內引腳接合製程模擬之第三階段 69
5-4-4內引腳接合製程模擬之第四階段 70
5-4-5溫度改變後擬合準確度之評估 70
5-6 Anand ANSYS與LS-DYNA3D模擬結果比較 71
5-6-1模擬過程之差異 71
5-6-2 變形理論之差異 71
5-6-3 材料參數設定之差異 72
5-6-3-1 金凸塊材料參數設定之差異 72
5-6-3-2 黏著層材料參數設定之差異 72
5-6-4 分析結果之異同 73
第六章 結論及未來研究方向 96
6-1結論 96
6-2未來研究方向 97
參考文獻 99
[1]Anand, L.,“Constitutive Equations for the Rate-Dependent Deformation of Metals at Elevated Temperatures,”Journal of Engineering Materials and Technology, vol.104, pp.12-17, 1982.
[2]ANSYS Menu,“Element Library,”ANSYS Element Reference 5.6, Ch.4, 1999.
[3]Atsumi, K., Kashima, N., Maehara, Y., Mitsuhashi, T., Komatsu, T. and Ochiai, N.,“Inner Lead Bonding Technique for 500-Lead Dies Having a 90-Lead Pitch,”IEEE Transaction on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.13, No.1, pp.222-228, 1990.
[4]Brown, S. B., Kin, K. H. and Anand, L.,“An Internal Variable Constitutive Model for Hot Working of Metals,”International Journal of Plasticity, vol.5, pp.95-130, 1989.
[5]Bullen, F. P. and Hutchison M. M.,“Dynamic Recovery form Strain-hardening in Ploycrystalline Copper and Aluminium,”Philosophical Magazine, Vol.7, pp.557-572, 1962.
[6]Bullen, F. P. and Hutchison M. M.,“The Temperature-Dependence of Strain-hardening in Polycrystalline Copper,” Philosophical Magazine, Vol.8, pp.461-468, 1963.
[7] Jung, I., Lee, T., Baek, J. and Kim, H.,“Optimization of TAB Inner Lead Bonding Process,”Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium, pp.129-135, 1996.

[8]Lau, J. H., Rice, D. W. and Harkins, C. G.,“Thermal Stress Analysis of Tape Automated Bonding Packages and Interconnections,”IEEE Transaction on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.13, No.1, pp.182-187, 1990.
[9]McQueen, H. J. and Jonas, J. J., “Recovery and Recrystallization during High Temperature Deformation,”Treatise on Materials Science and Technology, vol.231 , pp.393-504, 1975.
[10]Pecht, M. G.,“Electronic Packaging Materials and Their Properties,”CRC Press LLC, 1999.
[11]Tung, C. H., Kuo, Y. S. and Chang, S. M.,“Tape Automated Bonding Inner Lead Bonded Devices (TAB/ILB)Failure Analysis,”IEEE Transaction on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.16, No.3, pp.304-310, 1993.
[12]Zakel, E. and Reichl, H.,“Au-Sn Bonding Metallurgy of TAB Contacts and Its Influence on the Kirkendall Effect in the Ternary Cu-Au-Sn,” IEEE Transaction on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.16, No.3, pp.323-332, 1993.
[13]林佳宏,“TAB/ILB成型過程之數值模擬與製程參數分析之研究,”國立中正大學機械工程研究所碩士論文,2001。
[14]�A田賢造,“TAB技術入門”,卓聖鵬編譯,全華科技圖書股份有限公司,1993。
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