晶圓級封裝具聚合物內蕊錫球之最佳化結構分析

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Title:	晶圓級封裝具聚合物內蕊錫球之最佳化結構分析
Authors:	蔡新春
Contributors:	機械工程系
Keywords:	聚合物內蕊, 無鉛錫球, 晶圓級封裝, 田口方法, 有限元素
Date:	2014-10-31
Issue Date:	2015-01-07 13:48:52 (UTC+8)
Abstract:	介於晶片與PCB 板之間作為傳送電路訊號用之錫球是晶圓級封裝(Wafer Level Package, WLP)中最易且最早發生故障之處，又由於WLP 在封裝上更加輕薄，且在製程及材料成本上比多晶片模組(Multi-Chip Module)或覆晶(Flip Chip)更具有優勢。其中在晶圓級封裝製程，還有一項技術就是聚合物內蕊(Polymer-Cored)錫球之設計，且被應用到WLP，這種塑膠內蕊是由一個大聚合物內蕊塗上一層銅後再將共溶或無鉛合金覆蓋表面成一聚合物內蕊錫球，這種結構最大優勢乃迴銲時藉由聚合物內蕊之應力鬆弛與緩和，而有效改善錫球的可靠度並將晶片對於系統運作之可靠度大幅提昇。因此為了增加晶圓級封裝製程之可靠度分析而探討其聚合物內蕊錫球幾何形狀之最佳化是必要的。本文藉由田口方法之L9-直交表，探討聚合物內蕊錫球幾何形狀與溫度循環負載對WLP 所產生非彈性應變的效應，找出聚合物內蕊錫球幾何形狀的最佳化設計，以期能提供業界更多溫循環測試參考資料，並建立完整測試準則。其中，聚合物內蕊錫球幾何參數將使用聚合物內蕊直徑、錫球高度、錫球寬度及銅墊寬度等四個參數，而選擇三種不同聚合物內蕊材料當做誤差(干擾)因子；同時對WLP 之無鉛錫球在溫度循環負載作用下，使用有限元素分析軟體(ANSYS)比較其總剪應變範圍與累積總剪應變能密度之熱機械行為的特性並對其效應作詳盡之分析。且進一步運用文獻所作實驗推導的疲勞壽命機制與變異數分析(ANOVA)，探討聚合物內蕊錫球之幾何形狀對疲勞壽命的貢獻度。
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