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研究生:彭星維
研究生(外文):Sing-Wei Peng
論文名稱:覆晶封裝底部封膠流場之模擬分析
論文名稱(外文):Analysis of the Filling Flow of Underfill Encapsulation in Flip Chip Package
指導教授:楊文彬楊文彬引用關係
指導教授(外文):Wen-Bin Young
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:邊際效應封包現象底部封膠錫鉛隆點佈植方式覆晶封裝
外文關鍵詞:Bump PitchEdge EffectCapillaryUnderfillFlip Chip Encapsulation
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中文摘要

論文題目:覆晶封裝底部封膠流場之模擬分析
論文題目:Analysis of the Filling Flow of Underfill Encapsulation in Flip Chip Package
研究生:彭星維
指導教授:楊文彬

隨著科技不斷的進步,近年來覆晶封裝朝著縮小化的目標前進,因此造成較小的間距和較密的連接點,首先遇到的問題就是晶片與基板之間的熱膨脹係數差異,錫鉛隆點比以往更容易受到熱應力變化而損毀,因此採用底部封膠的方式由毛細作用吸入膠體於晶片與基板之間,緩和晶片與錫鉛隆點熱膨脹係數的差異與增加可靠度,降低熱應力作用下所造成的疲勞損壞,但由於利用毛細作用充填,充填時間較長,且充填過程中易造成裂縫與封包,因此如何改善充填品質、縮短充填時間與提高生產效能,為覆晶封裝技術發展的主要關鍵。
本研究將底部封膠模擬結果與實驗作對照與修正,採取改變覆晶試片的錫鉛隆點佈植方式,藉此觀察在不同錫鉛隆點佈值方式下,哪種方式對於改善邊際效應所造成的封包現象有較佳的效果,並將搭配點膠間隔時間理想化程式,找出最佳點膠間隔時間,藉以改善積膠與繞膠的現象。

關鍵字:覆晶封裝、底部封膠、封包現象、邊際效應、錫鉛隆點佈植方式
Abstract

Along with advance in technology, Flip Chip has the tendence toward lower profile, lighter weight, and higher density. Due to the mismatch of the coefficients of thermal expansion (CTE) between the chip and substrate, the solder joints tend to fail under high thermal stresses. In order to enhance the reliability of the solder joints, underfill encapsulation is filled into the gap between the chip and substrate around the solder joints by capillary force. The underfill encapsulant is used to decrease the CTE mismatch between chip and substrate. However, the underfill flow is very slow and could be incomplete, leading to the generation of voids. Therefore, it is crucial for flip-chip technology to speed up the encapsulation process and avoid the formation of voids at the same time. In this study, we will compare the result of underfill experiments with the simulations, The behaviors of filling in different bump design model be studied. A systematic method is also proposed to construct the underfill schedule.

Key word : Flip Chip Encapsulation,Underfill,Capillary,Edge Effect,Bump Pitch
目錄

圖目錄 IV
表目錄 VIII
第1章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 覆晶封裝簡介 2
1-3 文獻回顧 5
1-4 研究的動機和目的 7
第2章 理論分析 9
2-1 底部封膠毛細流動理論分析 9
2-1-1 平板與錫鉛隆點間流體速度 9
2-1-2 平板與錫鉛隆點間平均壓力差 14
2-2 孔隙率 19
2-3 底部封膠膠量 19
2-4 黏度變化 20
2-5 硬化反應[17] 22
2-6 邊際效應 22
2-7 表面張力與接觸角的測量 25
2-7-1 量測原理 25
2-7-2 量測流程 28
2-7-3 量測結果與討論 31
第3章 模擬與實驗驗證 33
3-1 模擬參數介紹 33
3-2 理論模擬與實驗比對 34
3-3 公式修正 39
3-4 含修正參數之模擬與實際實驗比較 40
第4章 改善封包現象 49
4-1 改變錫鉛隆點排列 49
4-1-1 外密內疏 49
4-1-2 加入流道 50
4-1-3 交錯排列 50
4-2 理想化點膠間隔時間 51
4-2-1 設計原理: 52
4-3 改善測試 55
4-3-1 外密內疏 56
4-3-2 加入流道 60
4-3-3 外密內疏加流道搭配交錯排列 65
4-3-4 點膠間隔時間理想化 66
4-4 結論 68
第5章 實例與討論 69
5-1 類似GPU晶片錫鉛隆點排列方式之充模模擬 69
5-2 有限元素模型之幾何資料輸入 69
5-3 模擬條件之輸入及計算 71
5-4 模擬結果與討論 72
5-5 結論 76
第6章 結論與展望 77
參考文獻

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