臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技的進步，目前在可攜式行動上網等資訊產品上，除了將走向輕、薄、短、小這四大趨勢外，幾乎所有的資訊性產品也積極地往高效能、低耗電量以及散熱性佳的方向發展。當多數人的目光都集中在如何能改善矽晶圓製程時，卻往往忽略了後段封裝技術的重要性，而堆疊晶片封裝體就是封裝技術演進的成果，。在新的時代一切講求快速及自動化組合體系中，對黏著劑的使用技術層面也相對的提高要求更高。而採用新的薄膜型黏晶材料技術(Die Aattach Film，DAF)的應用，使黏晶此技術更將趨向快速、易操作、不浪費、結合均勻等目標，同時。對此也改善了過去使用一般傳統的黏著膠之缺點，諸如塗佈厚度的均勻性及溶劑揮發時間(溶劑型黏著劑)不易控制等。
在IC封裝過程中，尚有許多因素影響著封裝後產品的穩定性與可靠度。例如在溫度、濕度、應力、壓力、封裝體幾何尺寸等因素之影響下，常使得封裝體發生翹曲變形(Warpage)、脫層(Delamination)與晶裂(Crack)等現象。在過去的研究中，對於翹曲、環氧樹脂(EMC)與基板的脫層研究報告非常的多，但對於多層封裝結構中的脫層問題探討則較少。
本研究針對黏晶製程所產生的內部氣孔(Void)之影響因子詳加分析探討，首先找出關鍵品質特性，歸納出影響製程的關鍵因子，再利用Design Expert 6.0.10軟體來設計實驗架構。黏晶製程中所使用的吸嘴、黏晶的壓力與烘烤時的壓力等，都是影響氣孔產生的敏感因子。
本研究利用最佳化設計法中的反應曲面法進行實驗，選用3個因子及配合3個等級條件共計15種條件，經最佳化製程設計以尋找最佳參數條件的組合，並進行最佳參數能力之驗證使品質更穩定，增加封裝後產品的可靠度。

關 鍵 詞：薄膜型黏晶材料、脫層、氣洞、最佳化設計、反應曲面法

The application of Die Attach Film (DAF) has greatly improved the quality for IC assembly. It is also a cost effective technology getting more and more interesting in industry. Warpage, delamination and cracking are problems common found during IC assembly. Void formation within adhesive at the interface between chip and substrate
can cause delamination. In this study, process optimization for die attach process using DAF is investigated to reduce void formation. Bond head, bonding pressure and curing pressure are analyzed for optimization using Design Expert.
Results show that increase in both bonding and curing baking pressure can reduce the void formation while type of bond head shows the dominant influence.


Keywords : DAF, Delamination, Void, Optimization design,
Response Surface Methodology

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 文獻回顧 2
1.3.1 六個標準差實務應用 3
1.3.2 最佳化設計實務應用 4
1.3.3 反應曲面法在解決問題之應用 5
1.4 文章架構 6
第二章 封裝製造業介紹 8
2.1 半導體製程簡介 8
2.1.1 半導體概述 9
2.1.2 矽晶圓片製程 11
2.1.3 晶圓製程概述 11
2.1.4 晶圓針測製程概述 12
2.2 半導封裝製程簡介 13
2.2.1 IC封裝製程簡介 15
2.2.2 BGA/LGA封裝構裝 18
2.2.3 堆疊構裝技術 20
2.3 環氧樹脂 21
2.3.1 環氧樹脂的特性 21
2.3.2 逐步硬化反應 22
2.3.3 環氧樹脂熱硬化之反應機構 23
2.3.4 環境效應 23
2.4 封裝前製程常見的問題 24
2.4.1 氣洞造成的晶片脫層 24
2.4.2 晶片破裂(Die Crack) 25
2.4.3 金線脫離(NSOL) 26
2.4.4 銲墊剝離(Peeling) 26
2.5 RoHS相關法令 27
2.5.1 歐盟三大環保指令 27
第三章 實驗方法與理論 31
3.1 實驗計劃法概論 31
3.1.1 反應曲面法 31
3.1.1.1 反應曲面設計 32
3.1.1.2 反應曲面最佳化 33
3.1.1.3 反應曲面數學模型 35
3.1.2 信號雜訊比 36
3.1.3 變異數分析 37
3.1.4 殘差分析 40
3.2 實驗設計理論 40
3.3 最佳化設計概論 41
3.4 實驗步驟 44
第四章 實驗規劃 48
4.1 實驗設備與及步驟 50
4.2 實驗材料 52
4.3 檢測儀器 54
4.3.1 掃描式聲學檢測儀 54
4.3.2 掃描式電子顯微鏡顯微鏡 56
第五章 實驗結果與分析 58
5.1 訊號雜訊比 58
5.2 變異數分析 59
5.3 殘差分析 61
5.4 最佳化參數分析 67
5.5 結果驗証 67
第六章 結論與未來展望 70
6.1 結論 70
6.2 未來展望 72
參考文獻 73

1. 陳建羽，以田口實驗方式進行IC封裝元件翹曲之數值模擬，逢甲大學機械工程研究碩士論文，2006。
2. 劉子民，晶片黏著結構之熱應力理論分析與數值模擬，長庚大學機械工程研究所碩士論文，2002。
3. Tay, A.A.O. and Lin, T.Y.,“ Effects of Moisture and Delamination on Cracking of Plastic IC Packages During Solder Reflow, ”IEEE Electronic Components and Technology Conference, pp.777-782, (1996).
4. Tay, A.A.O. and Lin, T.Y.,“ Moisture Diffusion and Heat Transfer in Plastic IC Packages, ”IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, Part¡VA, vol.19, No.2, pp. 186-193, (1996).
5. Takao, A. and Kawasaki, O.,“ Characterization of Chip Scale Packaging Materials,”Microelectronics Reliability 39 , pp.1365-1377, (1999).
6. Wong, E.H., Chan, K.C., Rajoo, R. and Lim, T.B.,“ The Mechanics and Impact of Hygroscopic Swelling of Polymeric Materials in Electronic Packaging,”IEEE Electronic Components and Technology Conference , pp.576-580, (2000).
7. 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).
8. Wu, L., Wang, Y.P. and Hsiao, C.S,“ Innovative Stack-Die Package -S2BGA, “ IEEE Electronic Components and Technology Conference , pp.250-253, (2002).
9. 許柏揚，六個標準差與可靠度工程應用於新產品開發系統之研究，國立成功大學，工業管理學系，民國89年。
10. 李潔芝，航空貨物集散站貨物異常之改善：運用六個標準差DMAIC模型國立台灣科技大學，工業管理研究所，民國92年。
11. 林伊文，中小企業如何推動六個標準差之先期研究，國立成功大學，工業管理科學系碩博士班，民國90年。
12. 黃聖銘，灰色關聯分析在多重品質特性製程最佳化之應用，國立台灣科技大學，工業管理研究所，民國90年。
13. 邱永德，多重品質特性實驗設計模式之建立，華梵大學工業管理學系碩士論文，2003。
14. 王懷義，薄板鈦合金(Ti-6Al-4V)微放電加工之多重品質與表面層特性研究，國防大學中正理工學院，兵器系統工程研究所，民圃91年。
15. 林耀乾，鎢銅複合材料放電加工特性與多重品質之研究，國防大學中正理工學院，兵器系統工程研究所，民國90年。
16. 陳明佑，利用模糊目標規劃法求解田口式多品質特性最佳化問題，國立成功大學，工業管理科學系碩博士班，民國90年。
17. 陳純敏，1,3-二辛酸-2-棕櫚酸甘油酯特化油脂之最優化研究，大葉大學食品工程學系碩士論文，2003。
18. 李晉嘉，以反應曲面法研究生化柴油之最優化酵素合成，大葉大學食品工程學系碩士論文，2002。
19. 戴金琪，以反應曲面法改善銅導線晶圓封裝之銲線製程問題，元智大學工業工程與管理研究所碩士論文，2002。
20. 祝志太，以CCD探討膠合修補飛機複材蒙皮之最佳製程條件，逢甲大學工業工程學系碩士論文，2000。
21. 劉應進，精密陶瓷電解式線上削銳研磨之研究，國立海洋大學機械與輪機工程學系碩士論文，88年。
22. 林英傑，多品質目標考量下之光造形製程參數最佳化研究，逢甲大學，工業工程學所，民國90年。
23. 吳安靜，微利時代臺灣半導體封裝產業之競爭策略研究，國立中山大學，企業管理學系研究所，民國92年。
24. 產業因應歐盟環保指資訊網歐盟各國之法資訊,
http://www.teema.org.tw/publish/moreinfo.asp?autono=2194
25. 工研院-環安中心-環管室智慧財產http://portal.nccp.org.tw/trilaw/data/ROHS_into_940426.pdf
26. 黎正中，陳源樹，實驗設計與分析，高之圖書有限公司2003。
27. Myers, R. H., Montgomery, D. C.,” Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments, 2nd edition, John Wiley and Sons”, New York, NY ,2002.
28. 李輝煌，田口方法-品質設計的原理與實務(Taguchi Methods-Principles and practices of Quality Design)，高立圖書有限公司，民國94年。
29. 維基百科網,http://zh.wikipedia.org/zh-tw/file:Optimizing ptotocol_Interaction_Using_Response_Surface_methodology3.jpg
30. 余峻瑜 譯，基礎統計學初版(Modern Elementary Statistics)，全華科技圖書股份有限公司，民國93年。
31. 曹衛華、郭正，最優化技術方法及MATLAB的實現，化學工業出版社，2005。
32. 徐業良，工程最佳化設計，宏明圖書有限公司，民國84年。
33. K.K. Vadde, V.R. Syrotiuk, D.C. Montgomery, “Optimizing Protocol Interaction Using Response Surface Methodology”,IEEE Transations On Mobile Computing, Vol. 5, NO. 6, June 2006
34. Mercado, L.L., Wieser, H. and Hauck, T.,“ Multichip Package Delamination and Die Fracture Analysis, ”IEEE Transaction on Advanced Packaging vol.26 No.2 pp152-159, (2003).
35. Lin, T.Y., Xiong, Z.P., Yao, Y.F., Tok, L., Yue, Z.Y., Njonan, B. and Chua, K.H.,“ Failure Analysis of Full Delamination on the Stacked die Leaded Packages, ”IEEE Electronic Components and Technology Conference , pp.1170-1175, (2003).
36. Liechti, K.M.,“ Fracture Testing and Failure Analysis, ”Adhesives and Sealants, Engineering Materials Handbook, by ASM international, vol.3, pp.335-348, (1990).
37. Watson, K.A. and Liechti, K.M.,“ Adhesion Measurements of Printed Wiring Board Assemblies, ”ASME Applications of Experimental Mechanics to Electronic Packaging, EEP-vol.13/AMD-vol.214, (1995).
38. Gijo, E. V. and Rao, T. S.,” Six sigma implementation – hurdles and more hurdles”, Total Quality Management and Business Excellence Vol.16, 2005, pp.721-725.
39. Wiklund.E. ,and P.S. Wiklund , ”Widening the six sigma concept: An approach to improve organizational learning” ,Total Quality Management Vol.13,NO.2,2002,pp.233-239.
40. Tong.L.I ,and C.T.Su, ”Optimizing multi-response problems in the Taguchi method by fuzzy multiple attribute decision making” ,Quality and Reliability Engineering International Vol.13,1997,pp.25-34.
41. C.K. Toh and M. Delawar, “Implementation and Evaluation of an Adaptive Routing Protocol for Infra-Structureless Mobile Networks”,Proc. IEEE Int” Conf. Computer Comm. and Networks, pp. 16- 18, Oct. 2000.
42. 古建元，BGA封裝迴焊製程之最佳參數研究(Optimization of reflow soldering process for BGA packages)，明新科技大學，精密機電工程研究所，民國96年。
43. 王宗仁,薄膜型黏晶材料於電子構裝應用,國立清華大學,材料科學工程學系，民國88年。
44. 方世榮，統計學導論五版(Introduction to Statistics)，華泰文化事業股份有限公司，民國94年
45. 徐業良，工程最佳化設計，宏明圖書有限公司，民國84年。
46. 葉怡成，實驗計劃法-製程與產品最佳化，五南圖書出版股份有限公司，民國90年。
47. Jeang.A.,”Optimal tolerance design by response surface methodol, International Journal of Production Research, 37,14,1999,3275-3288.
48. 李輝煌，田口方法-品質設計的原理與實務，高立圖書有限公司，民國94年。
49. 曹衛華、郭正，最優化技術方法及MATLAB的實現，化學工業出版社，2005。
50. E.M. Royer and C.E. Perkins,”An Implementation Study of the AODV Routing Protocol”, Proc. IEEE Wireless Comm. and Networking Conf. (WCNC), vol. 3, pp. 23-28, Sept. 2000.
51. D.A. Maltz, J. Broch, and D.B. Johnson,”Experiences Designing and Building a Multi-Hop Wireless Ad-Hoc Network Testbed”, Technical Report CMU-CS-99-11, Carnegie Mellon Univ., Mar. 1999.
52. D.A. Maltz, J. Broch, and D.B. Johnson, “Lessons from a Full-Scale Multihop Wireless Ad Hoc Network Testbed”, IEEE Personal Comm. Magazine, vol. 8, no. 1, pp. 8-15, Feb. 2001.
53. S.H. Bae, S.-J. Lee, and M. Gerla, “Unicast Performance Analysis of the ODMRP in a Mobile Ad-Hoc Network Testbed”, Proc. IEEE Conf. Computer Comm. and Networks (ICCCN 』00), pp. 148-153, Oct. 2000