利用有限元素法模拟卷带式覆晶接合于不同边界条件下之影响.PDF

01.Design and Analysis 利用有限元素法模擬捲帶式覆晶接合於不同邊界條件 下之影響 1 1 2 2 莊承鑫 羅森雄 何志文 謝慶堂 1南台科技大學機械工程系 暨 奈米科技研究所 2飛信半導體股份有限公司 摘要 資訊產品的微型化與可撓曲化使半導體元件封裝於軟性基板的需求大增，封 裝過程中軟性基板的熱變形與因異質結構所產生之熱應力是不可避免的，當半導 體元件的尺寸縮小時，其線角之線寬與間距亦隨之縮小，致使熱變形的效應不可 忽視，需要適當的修正才能獲得準確的接合，然而欲準確分析此現象，必須依實 際封裝狀況模擬其邊界條件，目前文獻中覆晶構裝之研究大都著力於熱應力與疲 勞壽命之探討，尚未有詳細之研究針對覆晶製程中，真空吸附軟板之載台溝槽設 計對內引腳接合之影響，本研究利用有限元素分析軟體(ABAQUS)模擬載台真空 吸附軟板於不同真空度與溝槽設計下所產生之對準誤差。模擬結果顯示若吸附軟 板之溝槽距欲壓合之內引腳越遠，則靠近溝槽處軟板的變形量越小，而吸附軟板 之真空度較高時所產生之變形量比低真空度高，此軟板變形量致使引腳壓合時無 法緊密接合。此外軟板側向位移發生之主要原因為載台升溫所致；經過數值分析 後，熱傳所產生的側向位移相當可觀，以致內引腳與金凸塊無法準確接合。本研 究以二維模型分析溝槽吸附軟板之行為，可獲得整體軟板接合時的特徵行為，有 助於載台之設計與真空吸附力之調整，並可利用此數值結果作為修正對準誤差之 補償設定。 關鍵字: ILB(ILB Inner Lead Bonding) 、COF(Chip on Film)、對準誤差(misalignment) 1. 前言 的熱變形問題更顯重要，目前有許多 隨著電子產品在層次和功能上的 學者至立於此研究。1996年Yeh 等人[1] 提升，IC元件製程走向功能化、高速 使用有限元素法探討覆晶製程之可靠 化、高密度化和輕量化等輕、薄、短、 度；1999年Yao 等人[2]利用二維與三 小的趨勢發展，IC晶片集積數日益增 維有限元素法模擬覆晶構裝熱應力分 加，傳統的打線接合對於300個I/O以上 析，發現二維的分析結果應力與變形 的晶片電路線已經無法符合現在的需 量與事實不相符合，而三維的結果與 求；捲帶式自動接合可完成500~700個 實驗較接近。，2000年袁俊誠[3]以實 I/O的電路連接，故覆晶接合技術成為 驗方式探討凸塊及焊墊的形狀、大小 各電子公司的重要開發目標，由於封 及排列之改變對覆晶構裝體強度、熱 裝技術的提升以及封裝元件輕薄短小 傳及變形的影響；2001 年朱文豪[4]曾 的發展趨勢，本已存在於封裝製程中 研究不同形狀之凸塊與焊墊對覆晶構 01.Design and Analysis 裝平面度、熱傳及疲勞壽命之影響。 位置下(L3=11.5、L3=17.5、L3=19.5)對 覆晶封裝之電子元件主要的結構包含 側向位移所產生進行分析，如表(一) 晶片、凸塊與基板，不過由於上述三