Responsive image
博碩士論文 etd-0731101-223205 詳細資訊
Title page for etd-0731101-223205
論文名稱
Title
PBGA構裝體於IR-Reflow過程下變形機制之探討
The Study of the Deformation-Mechanism of PBGA in IR-Reflow process
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
105
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-07-22
繳交日期
Date of Submission
2001-07-31
關鍵字
Keywords
IC-Package、F.E.M、Warpage
有限元素法, 半導體構裝體, 翹曲
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5667 次,被下載 4068
The thesis/dissertation has been browsed 5667 times, has been downloaded 4068 times.
中文摘要
本文在探討以有限元素法模擬與分析PBGA在經過IR-Reflow後之變形機制,並考慮PBGA各結構的塑性因子對變形的影響。而由模擬可以得到在PBGA外部如Molding Compound與Substrate與黏著在內部的Die與Die Attach的翹曲變化,並依模擬之結果對此四種結構Molding Compound、Substrate、Die與Die Attach之變形做一探討。
Abstract
The main objective of this research is to studying the deformation mechanism of PBGA via IR-Reflow process by utilizing the Finite Element Method and assuming that the PBGA components are made in perfect plastic
materials.The warpage variations of the Die , Die Attach, Molding Compound,
and Substrate are discussed.
目次 Table of Contents
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 X


第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 研究目的 9

第二章 研究方法與步驟 11
2-1 MARC / MENTAT 軟體簡介 11
2-1-1 MARC 11
2-1-2 MENTAT 12
2-2有限元素使用驗證 13
2-2-1 Bi-linear 材料模型 13
2-2-2完全塑性之材料模型 14
2-2-3 溫度負載模型 15
2-3 總結 16

第三章 PBGA有限元素模型簡介 23
3-1 元素形式 23
3-2 PBGA有限元素模型 24
3-3 PBGA之材料性質、邊界條件與負載 25

第四章 結果與討論 38
4-1 PBGA實驗量測值與模擬值 38
4-2 PBGA 之整體變形機制 40
4-3 PBGA各結構間之變形 43
4-3-1 PBGA內部Die與Die Attach之變形 43
4-3-2 Molding Compound之變形機制 46
4-3-3 Substrate之變形機制 49
4-4 各結構變形量探討 51
4-5 Die與Die Attach對PBGA變形的影響 52
4-6 總結 53

第五章 結論與展望 100
5-1 結論 100
5-2 展望 101
參考文獻 102



圖 目 錄

圖1-1(a) 半導體塑膠構裝結構(TQFP、TSOP) 10
圖1-1(b) 半導體塑膠構裝結構(PBGA) 10
圖2-1 MARC/MENTAT關係圖 17
圖2-2 E1、E2關係圖 18
圖2-3(a) 樑之塑性行為 19
圖2-3(b) 樑之變形與時間圖 19
圖2-4(a) 樑之A、B部分示意圖 20
圖2-4(b) 樑之A、B受熱後模擬結果圖 20
圖3-1 節點編號圖 27
圖3-2(a) PBGA原圖 28
圖 3-2(b) 建構之PBGA Model圖 28
圖3-3(a) PBGA之Die 1/4 全視角圖 29
圖3-3(b) PBGA之Die Attach 1/4 全視角圖 30
圖3-3(c) PBGA之Molding Compound 1/4全視角圖 31
圖3-3(d) PBGA之Substrate 1/4 全視角圖 32
圖3-4 IR-Reflow 溫度曲線圖 33
圖3-5 PBGA建構分析流程圖 34
圖4-1 PBGA對應於O、M、E、F、G、H、I、J位置處 55
圖4-2(a) 量測與模擬趨勢比較圖 56
圖4-2(b) PBGA於225℃之翹曲 57
圖4-3(a) PBGA之50℃變形圖 58
圖4-3(b) PBGA之100℃變形圖 59
圖4-3(c) PBGA之150℃變形圖 60
圖4-3(d) PBGA之175℃變形圖 61
圖4-3(e) PBGA之187℃變形圖 62
圖4-3(f) PBGA之200℃變形圖 63
圖4-3(g) PBGA之225℃變形圖 64
圖4-4(a) Die與Die Attach 於75℃變形圖 65
圖4-4(b) Die與Die Attach 於163℃變形圖 66
圖4-4(c) Die與Die Attach 於175℃變形圖 67
圖4-4(d) Die與Die Attach 於187℃變形圖 68
圖4-4(e) Die與Die Attach 於225℃變形圖 69
圖4-4(f) Die與Die Attach 變形趨勢 70
圖4-5(a) Die之E值與溫度變化圖 71
圖4-5(b) Die之CTE值與溫度變化圖 71
圖4-6(a) Molding Compound之E值與溫度變化圖 72
圖4-6(b) Molding Compound之CTE值與溫度變化圖 72
圖4-7(a) Molding Compound於75℃之變形圖 73
圖4-7(b) Molding Compound於163℃之變形圖 74
圖4-7(c) Molding Compound於175℃之變形圖 75
圖4-7(d) Molding Compound於187℃變形圖 76
圖4-7(e) Molding Compound於200℃之變形圖 77
圖4-7(f) Molding Compound於225℃之變形圖 78
圖4-7(g) Molding Compound上G、E、F三點之翹曲隨溫度變化圖 79
圖4-7(h) Molding Compound上OG、OE、OF三點中點之翹曲隨溫度變化圖 79
圖4-7(i) Molding Compound 之OG方向於不同溫度點之Z方向變形圖 80
圖4-7(j) Molding Compound 之OE方向於不同溫度點之Z方向變形圖 81
圖4-8(a) Substrate於75℃之變形圖 82
圖4-8(b) Substrate於163℃之變形圖 83
圖4-8(c) Substrate於175℃之變形圖 84
圖4-8(d) Substrate於187℃之變形圖 85
圖4-8(e) Substrate於200℃之變形圖 86
圖4-8(f) Substrate於225℃之變形圖 87
圖4-8(g) Substrate上J與H、I翹曲趨勢比較圖 88
圖4-8(h) Substrate之OJ方向於不同溫度點之Z方向變形 89
圖4-8(i) Substrate之OH方向於不同溫度點之Z方向變形 90
圖4-9(a) 沒有Die與Die Attach之PBGA於175℃之變形圖 91
圖4-9(b) 沒有Die與Die Attach之PBGA於187℃之變形圖 92
圖4-9(c) 沒有Die與Die Attach之PBGA於200℃之變形圖 93
圖4-9(d) 沒有Die與Die Attach之PBGA於225℃之變形圖 94
圖4-9(e) PBGA內部有Die與Die Attach於無Die與Die Attach在Molding Compound之M點變形趨勢比較圖 95


表 目 錄

表2-1 懸臂樑之材料性質 21
表2-2 懸臂樑之材料性質 21
表2-3(a) 懸臂樑A、B之尺寸 22
表2-3(b) 懸臂樑A、B之材料性質與溫度 22
表 3-1 PBGA尺寸 35
表3-2(a) PBGA之Die材料係數表 36
表3-2(b) PBGA之Die Attach材料係數表 36
表3-2(c) PBGA之Molding Compound材料係數表 37
表3-2(d) PBGA之Substrate材料係數表 37
表4-1(a) PBGA之Molding Compond上G點之有、無塑性行為比較 96
表4-1(b) PBGA之Substrate上J點之有、無塑性行為比較 97
表4-2 於Tg點後PBGA之各結構於Z方向變形 98
表4-3 PBGA各結構之Z方像變形變化於175~~225℃ 99
參考文獻 References
1.G.L. Tan, C.Y. Hoo, G. Chew, J.H. Low, N.B. Tay, K.K. Chakravorty, and T.B. Lim, “Reliability Assessment of BGA Packages”, IEEE Electronic Components and Technology Conference, No.1311, pp.687-693, 1996.

2.Y. Sawada, A.Yamaguchi, S. Oka and H. Fujioka, “The Reliability of Plastic Ball Grid Array Package”, 2nd IEMT/IMC Proceedings, Vol.4, pp.35-39, 1998.

3.G.L. Tan, C.Y. Hoo, G. Chew, J.H. Low, N.B. Tay, K.K. Chakravorty and T.B. Lim, “Reliability Assessment of BGA Packages”, IEEE Electronic Components and Technology Conference, Vol.8, pp.687-693, 1996.

4. E.Suhir, "Predicted Bow of Plastic Package of Integrated Circuit Derives", J. of Reinforced Plastic and Composites, Vol.12, pp.951-972.,1993.

5.T.Kousaka,N.Suzuki,M.Yasuda,” Influence of Material Combination on Warpage and Reflow Crack Resistance of PBGA ”,IEEE/CPMT Electronics Packaging Technology Conference,pp296-301,1998.

6. S.Okikawa, M Sakimoto, M. Tanaka, T.sato, T.Toya and Y.Hara, "Stress Analysis Of Passivation Film Crack For Plastic Molded LSI Caused by Thermal Stress " , International Symposium for Testing and Failure Analysis, pp.275-280,1983.


7. B.Natarajan and B.Bhattacharyya, "Die surface Stresses in a Molded Plastic Package", in 36th Elecronics Component Conference, pp.544-551, 1986.。

8. M.K.Mark, "The Breaking Point - the Effects of Tg and CTE on Semiconductor Encapsulants" , ADVANCED PACKING , pp.36-39, 1998.

9. G.Kelly, C.Lyden, W.Lawton and J.Barrett, "Accurate Prediction
of PQFP Warpage" , IEEE Conference of Electronic Components and technology, pp.102-106, 1994.

10. G.Kelly, C.Lyden, W.Lawton, J.Barrett, A.Saboui, H.Page and H.Peters, "The Importance of Molding Compound Cahemical Shrinkage in the Stress and Warpage Analysis of PQDPs" , IEEE Conference of Electronic Components and technology pp.977-981 , 1995.

11.K.Oota and K. Shigeno,”Development of Molding Compounds for BGA ”,IEEE ,pp78-85,1995.

12.Tony H.Ho,Jung Yu Lee,Rong Sheng Lee,and Albert W.Lin,”Linear Finite Element Stress Simulation of Solder Joints on 225I/O Plastic BGA Package Under Thermal Cycling”,IEEE ,930-936,1995

13.Sean X Wu*,Hua Lu*,Todd**,Chao-pin Yeh*,”Process Induced Warpage and Residual Stress In Populated Ball Grid Array Substrate Panel ” International Symposium on Advanced Packaging Material,1998.


14. N. Chidambaram(Raj),Marc Papageorge,”Stress and Coplanarity Analysus of 225 BGA Package”,IEEE/CPMT Int’l Electronics Manufacturing Technology Symposium,pp355-358,1994.

15.Lam Tim Fai,”FEA Simulation on Moisture Absorption in PBGA Packages under Various Moisture Pre-Conditioning ”,2000 Electronic Components and Technology Conference,2000.

16.W.Ren,J.Wang,Z.Qian ,D.Zou and S. Liu,”Investigation of Nonlinear Behaviors of Packaging Materials and Its Application to a Flip-Chip Package ”,International Symposium on Advanced Packaging Materials,1999.

17.Ken Oota , ”Study of Molding Compound for BGA”,Electronic Components and Technology Conference,IEEEpp.1120-1124,1998.

18.Dexin Liang,”Warpage Study of Glob Top Cavity-up EPBGA PAckages ”, Electronic Components and Technology Conference,IEEE,pp.694-701,1996.



19.Atila Mertol,Member,”Application of the Taguchi Method on the Robust Design of Molded 225 Plastic Ball Grid Array Packages ”,IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS ,PACKAGING,ANDMANUFACTURINGTECHNOLOGY-PART B,VOL.18,NO.4,NOVEMBER ,IEEE,pp.734-743,1995.

20. R.S.Michael, C. Ume and B. Leutz "In-Process Board Warpage Measurement in a Lab Scale Wave Soldering Oven" in Electoronic Components and Technology Conference ,pp.247-254,1996.

21. D. Zheng, R. P. Hwang, X. Dou. C.Y. Mani Prakash ,K. Boardman and G. Ridsdate. "Warpage Analysis of 144-Pin TQFP During Reflow Using Image Processing" in Electoronic Components and Technology Conference, pp.1176-1181, 1997.

22. D. W. Garrett, "Elevated Temperature Measurements of Warpage of BGA Packages" , BGA Technology Conference,pp.I-1-I-7, 1997。

23. K. Verma ,D.Columbus,B.Han,”Real-Time Warpage Measurement of Electronic Components With Variable Sensitivity ”, Electronic Components and Technology Conference,IEEE,pp.975-980,1996.

24.黃昭彰,”相移陰影疊紋量測系統在半導體暨電子構裝之應用”,國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,1999年7月。

25.蔡明郎,”利用全像干涉術於溫度場與位移場共存時之面外位移量測 ”, 國立中山大學機械工程研究所碩士論文,2000年7月。



電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:校內立即公開,校外一年後公開 off campus withheld
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code