(3.235.11.178) 您好!臺灣時間:2021/02/26 04:23
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳彥名
研究生(外文):Yen-Ming Chen
論文名稱:結合有限元素模擬與田口分析高功率元件封裝熱應力最佳化
論文名稱(外文):Combine FEA and Taguchi Methods for Package Optimization of High Power Devices due to Thermal Stress
指導教授:林明澤林明澤引用關係
口試委員:徐炯勛黃德劭
口試日期:2017-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:精密工程學系所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:電子構裝高功率元件熱應力翹曲有限元素法田口法
外文關鍵詞:Electronics PackagingHigh Power DevicesThermal StressWarpageFinite Element MethodTaguchi method
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:135
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
電子構裝技術發展目前朝向輕、薄、短小的方向前進。主要的封裝目的是提供一個電力傳送、訊號傳遞、熱的去除及電路的保護的途徑。而各個電子元件運作時所產生的熱,也必需在構裝的設計上來考慮,以保持電子產品的操作溫度在合理的範圍內,電子產品才能有效的運作並維持產品的可靠度。本研究的主要目的在於探討高功率電子元件,在模壓封膠過程中從高溫170℃降至室溫時,由於材料彼此的性質與收縮率不同,使內部產生殘留內應力並導致構裝元件翹曲及損壞問題,這將導致諸如導腳偏離、焊錫接觸不良、斷裂和無信號等問題。本研究將測量高功率元件封膠冷卻後的翹曲程度,並以有限元法之分析軟體模擬驗證翹曲量。搭配田口品質工程法,以封膠熱膨脹係數、晶片厚度、焊層厚度及導線架材質的作為四個控制參數因子,找出降低元件熱應力因素及最佳化組合的搭配。最後將最佳化結果與原始構裝比較確認有效性,驗證本研究方法能提升產品之性能,提供後續業者一個參考依據。
The electronics packaging technology is now moving in a light, thin and short direction. The main package is intended to provide a means of power transmission, signal transmission, thermal removal and circuit protection.
The heat generated by the operation of each electronic component must also be considered in the design of the assembly to keep the operating temperature of the electronic product within a reasonable range so that the electronic product can operate effectively and maintain the reliability of the product. The main purpose of the study is to explore the high-power electronic: when the pressure sealant is cooled from the high temperature of 170℃ to room temperature, due to the differences in material properties and shrinkage, internal residual stress is generated and warping or damage to the constituent elements happen, which lead to various problems such as pin deviation, solder contact failure, breakage, and no signal. In this study, we intend to measure the warpage of high power element sealant after cooling, and verify the warpage by finite element method.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1.前言 1
1.2.電子構裝介紹 3
1.2.1.電子構裝層次 3
1.2.2.封裝技術的演變與種類 5
1.3.電子構裝流程 9
1.4.研究動機與目的 14
1.5.文獻回顧 15
1.6.論文架構 19


第二章基礎理論介紹與研究方法 21
2.1.構裝元件理論基礎 21
2.1.1.有限元素法介紹 21
2.1.2.熱傳導理論原理 24
2.1.3.有限元素法軟體使用之熱傳方法介紹 28
2.2.熱應力理論 32
2.3.田口工程理論基礎 34
2.3.1.田口法基本介紹 34
2.3.2.品質特性與理想機能 36
2.4.研究方法介紹 39
2.4.1.封膠原理與製程參數 39
2.4.2.構裝尺寸與材料特性說明 42
2.4.3.表面翹曲量測與數值分析 44
第三章 幾何建立與FEM有限元素法分析 47
3.1.繪製3D結構模型與模擬軟體應用 47
3.1.1. 構裝幾何模組建立 47
3.1.2.ANSYS 分析軟體介紹 47
3.2.電子構裝熱應力模擬分析 49
3.2.1.前處理設定 49
3.2.2.網格收斂建立與質量分析 49
3.2.3.系統設定與邊界條件 51
3.2.4.運算求解 52
3.2.5.後處理分析 52
第四章 田口品質法模擬之分析與結果討論 57
4.1. 以田口方法建立分析流程 57
4.1.1.實驗因子選擇 57
4.1.2.實驗直交表的選用 59
4.2.田口實驗結果 59
4.2.1.使用田口法建立模型之模擬結果 59
4.2.2.構裝中晶片熱應力分析及控制因子之 S/N比 62
4.3.模擬結果分析與討論 64
4.3.1.原始構裝體熱應力模擬分析 64
4.3.2.田口法熱應力模擬分析 65
4.4. 導線架應力模擬分析與討論 67
4.5. 最佳化設計分析與討論 70
第五章 結論與未來展望 74
5.1.結論 74
5.2.未來展望 75
參考文獻 76
[1]矽品精密工業股份有限公司http://www.spil.com.tw/
[2]菱生精密工業股份有限公司http://www.lingsen.com.tw/
[3]R. R. Tummala, “Foundamentals of microsystems packaging”, McGraw-Hill International Edition, ch.7, pp.266-294, 2001.
[4]涂文彬,高功率半導體元件構裝熱應力分析暨改善設計,中興大學精密工程研究所碩士論文,2013。
[5]R. Darveaux, I. Turlik, L.T. Hwang and A. Reisman, “Thermal Stress of a Multichip Package Design”, IEEE Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 12, No. 4, pp. 663-672, 1989.
[6]R. Pemdse and J. Demmin, “Test Structure and Finite Element Models for Chip Stress and Plastic Package Reliability”, Proc. IEEE 1990 Int. Conference on Microelectronic Test Structure ,vol. 3, March 1990, pp.155-160.
[7]G. Kelly, C. Lyden, W. Lawton, J. Barrett, A. Saboui, H. Pape and H. J. B. Peters, “Importance of Molding Compound Chemical Shrinkage in the Stress and Warpage Analysis of PQFP`s”, IEEE, Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology-Part B, Vol. 19, No. 2, pp. 296-300, 1996.
[8]G. Kelly, C. Lyden, W. Lawton and J. Barrett, “Accurate Prediction of PQFP Warpage”, The Simulation of Thermomechanically Induced Stress in Plastic Encapsulated IC Packages, pp. 69-85, 1999.
[9]D. G. Yang, K. M. B. Jansen, L. J. Ernst, G. Q. Zhang, J. H. J. Janssen, “Experimental and Numerical Investigation on Warpage of QFN Packages induced during the array molding process”, IEEE, International Conference on Electronic Packaging Technology, pp. 94-98, 2005.
[10]L. Yip and A. Hamzehdoost, “Package Warpage Evaluation for High Performance PQFP”, IEEE Electronic Component and Technology Conference, pp. 229-233, 1995.
[11]T. Y. Lin, Z. P. Xiong, Y. F. Yao, “Failure Analysis of Full Delamination on The Stacked Die Leaded Packages”, Transactions of the ASME Journal of electronic packing, Vol. 125, pp. 392-399, 2003.
[12]H. C. Cheng, K. N. Chiang and C. K. Chen, “Solder joint Reliability of Thermally Enhanced BGA Using a Finite-Volume-Weighted Averaging Technique”, 第十六屆機械工程研討會論文集, pp. 370-377, 2000.
[13]M. Amagai, “Chip Scale Package (CSP) Solder Joint Reliability and Modeling”, Microelectronics and Reliability, Vol. 39, pp. 463-477, 1999.
[14]J. H. Okura, T. Reinikainen, A. Dasgupta, J.F.J.M. Caers, “Guidelines to Select Underfills For flip Chip on Board Assemblies”, International Conference on Adhesive Joining and Coating Technology in Electronics Manufacturing, pp. 86-92, 2000.
[15]L. L. Mercado, H. Wieser, T. Hauck, “Mold Delamination and Die Fracture Analysis of Mechatronic Packages”, IEEE Electronic Component and Technology Conference, pp. 229-233, 2001.
[16]J. H. Lau, “Thermal Stress Analysis of Plastic Leaded Chip Carriers”, Intersociety Conference on Thermal Phenomena, pp. 57-66, 1990.
[17]J. C. Yang, K. C. Lee, and A. C. Tan, “Palladium Pre-Plated Copper Lead frame for DRAM LOC Packages”, IEEE/CPMT, Electronics Components and Technology Conference, pp. 842-847, 1999.
[18]詹智傑,電子構裝性能改進暨增益型散熱結構開發研究,國立雲林科技大學,2002。
[19]A.A.O. Tay, H. Zhu, “A Numerical Study The Effect Die, Die Pad and Die Attach Thickness on Thin Plastic Packages”, IEEE, Electronic Component and Technology Conference, pp. 199-204, 2002.
[20]陳建羽,以田口實驗方式進行IC封裝元件翹曲之數值模擬,逢甲大學,2006。
[21]張家豪,以田口式品質工程分析QFN構裝體疲勞壽命之最佳化探討,國立成功大學,2007。
[22]黃炳耀,應用田口方法於改善 IC 封裝製程翹曲之研究,雲林科技大學工業工程與管理研究所碩士班,2011。
[23]ANSYS結構分析技術認證學程,工業技術研究院,經濟部工業局機械產業培訓計畫,2012。
[24]Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Principles of Heat and Mass Transfer, 7th Edition International Student Version, 2012.
[25]SOLIDWORKS, http://www.solidworks.com/
[26]ANSYS,http://www.ansys.com/zh-TW
[27]虎門科技股份有限公司,http://www.cadmen.com/Page/about.aspx
[28]D.S. Huang, W.B. Tu, X.M Zhang, L.T. Tsai, T.Y. Wu, M.T. Lin, “Using Taguchi method to obtain the optimal design of heat dissipation mechanism for electronic component packaging”, Microelectronics Reliability, 2016. DOI: 10.1016/j.microrel.2016.07.006
[29]李輝煌,田口方法品質設計的原理與實務,高立圖書,ISBN:9789864126668,2012。
[30]黎正中,唐麗英,實驗設計與分析,高立圖書,2015。
[31]北京兆迪科技有限公司,ANSYS Worbench 14.0 結構分析快速入門進階與精通,電子工業出版社。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔