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研究生:洪英豪
研究生(外文):Hung, Ying-Hao
論文名稱:車用IC構裝工程之FEM分析與可靠度驗證–以MCP脫層缺陷為例
論文名稱(外文):The FEM analysis and verification of reliability in assembly engineer of automobile IC–Case study of MCP delamination
指導教授:成維華成維華引用關係賴振民賴振民引用關係
指導教授(外文):Chieng, Wei-HuaLai, Jenn-Min
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:工學院碩士在職專班半導體材料與製程設備組
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:多晶片構裝脫層環氧樹脂翹曲
外文關鍵詞:Multi Chip PackageDelaminationEpoxy Molding CompoundWarpage
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為滿足車用IC高品質、高結構強度及多功能的要求,因此具有整合性多功能之多晶片構裝,遂成為主流。為了節省空間及增進效能,利用MCP(Multi Chip Package)構裝結構方式,達到車用IC的要求,但由於構裝結構趨於複雜化,且構裝體必須承受,更多來自於外在的環境應力,其複雜的行為,可能會引起構裝體內部產生脫層缺陷,造成內部元件受損。
鑑於以往的研究中,對於構裝工程大都著重於分析軟體的模擬,極少針對實際車用構裝可靠度環境驗證,搭配模擬軟體來進行研究,如何發展出一個高可靠度的車用IC構裝體,以達到品質與成本的最佳組合,提高產品競爭力,遂成為一個重要的研究課題。
本研究採用有限元素(FEM)分析軟體,模擬及探討多晶片構裝體,以環氧樹脂(EMC / Epoxy Molding Compound)為其唯一變數,分析承受溫度循環負載時,所產生的翹曲(Warpage)變形與相關應力應變之變化,並搭配實際車規可靠度驗證,同時量測翹曲變化,與有限元素模擬值進行相互比對,探討脫層與翹曲變形的關聯性。
To fulfill the requirements for high quality, high structure and multi-function in Automobile industry, thus the IC with multi-function in multi-chips package structure is becoming the mainstream in Automobile application. By Multi Chip Package (MCP) assembly structure, it would provide the space saving and efficiency improvement to satisfy the automobile requirements. However, with the more and more complicated assembly structure, the IC package would sustain more outside stress. These complicated activities would cause the delamination problem and damage the inner device in its body.
The research is simulated and studied the structure of multi-chip base on the Finite Element Method(FEM), and the Epoxy Molding Compound(EMC)is the only variable factor. The research provides the measurement of warpage and the force related variation under the cyclic loading at ambient temperature. In addition, the reliability test which are according to automobile industry standards measure the change of warpage at meantime. Finally it would be discussed the correlation between delamination and warpage by comparing with the simulated data of finite elements.
Base on the experiences of previous research, most assembly engineering would focus on the simulation analysis, but few reliability and environment tests which accompany the simulation software to research are applied to product assembly on real automobile industry. How to develop a highly reliable IC package in automobile field and to achieve the optimum composing in cost and quality for the product competitiveness enhancement has become an important research topic.
中文摘要 ………………………………………………………………….. i
英文摘要 ………………………………………………………………….. ii
誌謝 ………………………………………………………………….. iii
目錄 ………………………………………………………………….. iv
表目錄 ………………………………………………………………….. vi
圖目錄 ………………………………………………………………….. vii
符號說明 ………………………………………………………………….. xi
第一章 緒論…………………………………………………………….. 1
1.1 車用電子IC應用範圍…………………………………………. 1
1.2 構裝技術介紹與各站可能發生脫層缺陷之原因概述……….. 2
1.2.1 構裝目的與優點……………………………………………….. 2
1.2.2 構裝技術的分類……………………………………………….. 2
1.2.3 構裝製程簡述………………………………………………….. 2
1.2.4 脫層缺陷與構裝工程各站別之關係………………………….. 3
1.3 研究動機與目的……………………………………………….. 3
1.4 文獻回顧……………………………………………………….. 4
1.5 研究步驟……………………………………………………….. 6
1.5.1 有限元素分析法(Finite-Element Method / FEM)…………….. 6
1.5.2 車用IC可靠度驗證…………………………………………… 6
1.6 論文架構……………………………………………………….. 6
第二章 實驗基本原理………………………………………………….. 13
2.1 熱應力理論…………………………………………………….. 13
2.2 熱傳理論……………………………………………………….. 14
2.2.1 熱傳導………………………………………………………….. 14
2.2.2 熱對流………………………………………………………….. 15
2.3 有限元素法理論……………………………………………….. 15
2.3.1 有限元素之基本假設原理說明……………………………….. 15
2.3.2 破壞準則與降伏理論………………………………………….. 16
2.4 可靠度之浴缸失效曲線之探討……………………………….. 17
2.4.1 第一階段(早夭期)…………………………………………….. 17
2.4.2 第二階段(隨機故障期)……………………………………….. 17
2.4.3 第三階段(磨耗故障期)……………………………………….. 17
2.5 SAT工作原理與偵測分式…………………………………….. 17
2.5.1 SAT工作原理………………………………………………….. 17
2.5.2 SAT偵測模式………………………………………………….. 18
第三章 有限元素分析與探討………………………………………….. 24
3.1 非對稱型MCP有限元素模擬分析與探討重點……………… 24
3.2 非對稱型MCP構裝之有限元素分析流程與基本假設條件… 24
3.2.1 有限元素分析步驟…………………………………………….. 24
3.2.2 有限元素分析之基本假設條件……………………………….. 25
3.2.3 模型特性說明………………………………………………….. 25
3.2.4 構裝模型溫度負載及系統邊界條件之設定………………….. 26
3.3 非對稱型MCP構裝元件在溫度循環負載下的探討………… 27
3.3.1 TCT溫度循環,MCP翹曲變形解析…………………………... 27
3.3.2 TCT溫度循環,MCP等效應變解析…………………………... 28
3.3.3 TCT溫度循環,MCP等效應力解析…………………………... 29
3.3.4 TCT溫度循環,MCP剪應變X-Z plane解析…………………. 29
3.3.5 TCT溫度循環,MCP剪應力X-Z plane解析…………………. 30
3.3.6 FEM模擬整合分析探討………………………………………. 31
第四章 可靠度驗證結果與數據分析探討…………………………….. 66
4.1 非對稱型MCP構裝可靠度驗證……………………………… 66
4.1.1 構裝可靠度驗證流程………………………………………….. 66
4.1.2 可靠度驗證之環境應力試驗條件與預估破壞模式………….. 67
4.1.3 MCP構裝體翹曲量測…………………………………………. 68
4.2 非對稱型MCP構裝可靠度驗證結果研究與探討…………… 68
4.2.1 溫度循環測試(TCT)SAT分析結果………………………….. 68
4.2.2 高溫儲存測試(HTST)SAT分析結果………………………… 69
4.2.3 高溫高濕測試(THT)SAT分析結果………………………….. 69
4.3 非對稱型MCP構裝模擬分析與可靠度驗證之翹曲值量測比較結果………………………………………………………….. 69
4.3.1 FEM warpage模擬分析與探討……………………………….. 69
4.3.2 實際TCT溫度循環測試與MCP翹曲值量測與探討………… 70
4.3.3 TCT溫度循環-可靠度測試翹曲值與FEM模擬分析比較…... 71
4.3.4 MCP翹曲變化與脫層缺陷探討………………………………. 72
第五章 結論…………………………………………………………….. 94
5.1 結論…………………………………………………………….. 94
5.1.1 FEM有限元素模擬分析探討結論……………………………. 94
5.1.2 可靠度驗證與翹曲數據探討結論…………………………….. 95
5.1.3 FEM模擬與可靠度驗證之探討結論…………………………. 95
5.2 未來目標與建議……………………………………………….. 95
參考文獻 ………………………………………………………………….. 96

〔1〕 康和投顧,「車用及消費性IC:成長率逐年走揚」,2007年5月。
〔2〕 經濟部投資業務處,「汽車零組件及車用電子之產業分析與投資機會」,97 年 2 月。
〔3〕 H. C. Cheng, K. N. Chiang, and M. H. Lee, “An alternative local/global finite element approach for ball grid array typed packages”, ASME Trans., J. Electron. Packages, vol. 120, pp. 129–134, 1998.
〔4〕 J. M. Illston, J. M. Dinwoodie, and A. A. Smith, ”Concrete, Timber and Metals”, Van Nostrand Reinhold, Crystal City, VA, 1979.
〔5〕 R. Lin, E. Blackshear and P. Serisky, "Moisture Induced Package Cracking in Plastic Encapsulated Surface Mount Components During Solder Reflow Process", in Proc. Int. Reliability Physics Symposium, pp. 83-89, 1988.
〔6〕 E. Suhir, “Predicted Bow of Plastic Packages of Integrated Circuit(IC) Devices”, Journal of Reinforced Plastic and Composite, Vol.12, pp.951-972, 1993.
〔7〕 Q.S.M.Ilyas, B.Roberts, “Moisture sensitivities of SM packages, structural analysis In microelectronics and fiber optics”, ASME, EEP Vol. 7, pp. 145-156, 1993.
〔8〕 Yip, L., Hamzehdoost, A., Inc, V. T. and San Jose, CA.“Package warpage evaluation for high performance PQFP”, IEEE ,1995.
〔9〕 Tay, AAO, Lin, TY.“Effects of moisture and delamination on cracking of plastic IC packages during solder reflow”, IEEE,1998.
〔10〕 Sung Yi, Jing sua Goh, and Ji cheng Yang, “Residual stresses in plastic IC packages during surface mounting process receded by moisture soaking test”, IEEE Transcation on Components, Packing and Manufacturing Technology-Part B, nol.20, no.3, August 1997.
〔11〕 Fukui, Y., Yano, Y.,Juso, H., Matsune, Y., Miyata, K., Narai, A., Sota, Y., Takeda, Y., Fujita, K., and Kada, M.,“ Triple-Chip Stacked CSP”, IEEE Electronic Components and Technology Conference pp.385-389, 2000.
〔12〕 陳育儒,「三維晶方尺寸構裝之尺寸效應的數值探討」,成功大學工程科學系,碩士畢業論文,民國91年6月。
〔13〕 Mercado, L.L., Wieser, H. and Hauck, T.,“ Multichip Package Delamination and Die Fracture Analysis”, IEEE Transaction on Advanced Packaging, Vol. 26, pp. 152-159, 2003.
〔14〕 邱碧秀編著,微系統封裝原理與技術,滄海書局,2005年1月。
〔15〕 住友電木(Sumitomo Bakelite),電子材料研究所(EDL),環氧樹脂(Epoxy Molding Compound)EMC之基本介紹。
〔16〕 Moon, J. F., Kim, J. C., Lee, H. T., Lee, S. S., Yoon, Y. T. and Song, K. B. “Time-varying failure rate extraction in electric power distribution equipment”, IEEE , 2006.
〔17〕 HS Jang, Failure Analysis of Flip Chip, Sonix Korea.
〔18〕 ISO 16750-4:2003(E) , “Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment-Part 4: Climatic loads”.
〔19〕 李成傑,「三維導線架型式構裝翹曲與應力分析」,雲林科技大學機械工程系,碩士畢業論文,民國94年6月。
〔20〕 鐘文仁,陳佑任 編著,IC封裝製程與CAE應用修訂版,全華科技圖書,2005年5月。
〔21〕 馮克林,「可靠度加速測試概觀」,工業材料151期,88年7月。
〔22〕 陳慶宗,「半導體封裝可靠度需求」,工業材料127期,86年7月。
〔23〕 馮克林,「封裝元件可靠度加速測試及失效評估」,工業材料158期,89年2月。
〔24〕 傅寬裕,半導體IC產品可靠度:統計、物理與工程,五南書局,2009年6月。
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