本文主要的目的在於利用田口式實驗規劃，來求得於不同環境溫度、溼度、保存時間下，PBGA構裝體相對溼度變化的情形，並進一步了解對構裝體相對溼度對翹曲量的影響。

The main objective of this research is to studying the moisture effect on warpage of PBGA via IR-reflow process by utilizing Shadow Moirè method. The relationship between precondition variations and moisture content of PBGA is also studied.

目錄

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 組織與章節 7

第二章 疊紋術介紹及陰影疊紋術理論基礎建立 8
2-1 疊紋術之概述 8
2-2 陰影疊紋術之介紹與理論推演 10

第三章 實驗之設備及規畫和流程 20
3-1實驗設備簡介 20
3-1-1 恆溼恆溫系統 20
3-1-2 模擬IR-reflow昇溫系統 21
3-1-3電子構裝體夾具 23
3-1-4參考光柵與光柵夾具 23
3-1-5光學儀器 24
3-1-6待測構裝體型式 24
3-2 實驗步驟 25
3-2-1溫溼度場量測 25
3-2-2翹曲值量測 25
3-3田口式直交表因子設立 26
3-3-1因素水準之建立 27
3-3-2直交表選取 27

第四章 電子構裝體去溼及吸溼之量測 44
4-1實驗目的與方法 44
4-2去溼過程 44
4-3加溼過程 45
4-3-1實驗方法 45
4-3-2分析方法 46
4-3-3實驗結果 46

第五章 實驗結果與討論 65
5-1 實驗目的 65
5-2 實驗方法 65
5-3 實驗結果 66
5-3-1 結果分析 66

第六章 結論與展望 80

參考文獻 81




圖目錄

圖2-1（a） 光柵純轉動θ角 13
圖2-1（b）光柵相對位移 13
圖2-2 疊紋與光柵條紋關係圖 14
圖2-3 陰影疊紋術原理 15
圖2-4 翹曲值與條紋序關係圖 16
圖2-5（a） 陰影疊紋術架設圖 17
圖2-5（b） tanα+tanβ=定值的架設 17
圖2-6 實驗架設圖 18
圖3-1 恆濕恆溫系統 30
圖3-2 恆溼恆溫系統概圖 31
圖3-3 溼度控制器 32
圖3-4（a） 控制流程圖 33
圖3-4（b） 濕度控制器電路圖 33
圖3-5 IR-Reflow昇溫設備 34
圖3-6 電子構裝體夾具 35
圖3-7 PBGA內部構造圖 36
圖3-8 光學元件安排示意圖 37
圖3-9 光學元件架設實圖 38
圖3-10 魚骨圖 39
圖4-1 精密電子天秤 49
圖4-2 PBGA構裝體125℃去溼曲線 50
圖4-3 PBGA在26℃時三個溼度環境下的相對溼度 51
圖4-4 PBGA在30℃時三個溼度環境下的相對溼度 52
圖4-5 PBGA在34℃時三個溼度環境下的相對溼度 53
圖4-6 PBGA在50﹪時三個溫度環境下的相對溼度 54
圖4-7 PBGA在60﹪時三個溫度環境下的相對溼度 55
圖4-8 PBGA在70﹪時三個溫度環境下的相對溼度 56
圖4-9 各因子之回應圖 57
圖4-10 PBGA於26℃/70﹪/168hrs吸溼圖 58
圖4-11 PBGA於26℃/70﹪/168hrs吸溼圖 59
圖4-12 PBGA於34℃/50%/168hr吸溼曲線 60
圖4-13 構裝體相對溼度與環境溼度及保存時間關係圖 61
圖5-1紅外線加熱回焊昇溫曲線圖 69
圖5-2試片相對溼度0.11%翹曲圖 70
圖5-3試片相對溼度0.15%翹曲圖 71
圖5-4試片相對溼度0.22%翹曲圖 72
圖5-5 試片相對溼度0.24%翹曲圖 73
圖5-6 試片相對溼度0.30﹪之翹曲圖 74

圖5-7 試片相對溼度0.36﹪之翹曲圖 74
圖5-8 PBGA在不同相對溼度下初溫的最大翹曲值 92
圖5-9 PBGA在不同相對溼度下最高溫的最大翹曲值 94
圖5-10 PBGA在不同相對溼度下末溫的最大翹曲值 96




表目錄

表2-1 由疊紋發展出來的各種光學方法和量測位移場對照表 19
表3-1 PBGA試片材料規格 40
表3-2 因子水準表 41
表3-3 L9（34）直交表 42
表3-4 實驗配置水準組合 43
表4-1 PBGA構裝體125℃去溼表 62
表4-2實驗1~9PBGA相對溼度 63
表4-3各因子影響吸溼程度排序表 64
表5-1 最大翹曲實驗值表 79

參考文獻

1﹒E. Suhir, “”Predicted Bow of Plastic Package of Integrated Circuit Derives”, J. of Reinforced Plastic and Composites , Vol.12 , 1993 , pp﹒951-972.
2﹒G. Kelly, C.Lyden, W. Lawton, J. Barrett, A. Sabou , H. Page and H. Peters , “The Importance of Molding Compound Chemical Shrinkage in the Stress and Warpage Analysis of PQFPs ”, IEEE Conference of Electronic Component and Technology,1995, pp﹒977-981.
3﹒D﹒Liang, “Warpage Study of Glob Top Cavity-up EPBGA Package” , IEEE Conference of Electronic Components and Technology , 1996, pp.694-701.
4﹒Yarom Polsky﹐Walter Sutherlin﹐and I﹒Charles Ume﹐“A Comparison of PWB Warpage Due to Simulated Infrared and Wave Soldering Process”﹐IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing﹐Vol﹒23﹐No﹒3﹐July 2000﹐pp﹒191-199﹒
5﹒Q.S.M. Ilyas and B. Poborets , “Evaluation of Moisture Sensitivity of Surface Mount Plastic Packages” , Proceedings of the ASME Conference ,1993 , pp﹒145-156.
6﹒Richard L﹒Shook﹐Timothy R﹒Conrad﹐Sriama Sastry﹐and David B﹒Steele﹐“Diffusion Model to Derate Moisture Sensitive Surface Mount IC’s for Factory Use Conditions ”﹐IEEE Transactions on Components﹐Packaging﹐and Manufacturing Technology-Part C﹐Vol19﹐No﹒2﹐April 1996﹐pp﹒110-118
7﹒R﹒L﹒Shook﹐and V﹒S﹒Sastry﹐“Influence of Preheat and Maximum Temperature of the Solder-Reflow Profile on Moisture Sensitive IC’s”﹐IEEE Electronic Components and Technology Conference﹐1997﹐pp﹒1041-1048
8 ﹒Richard L﹒Shook﹐Brian T﹒Vaccaro﹐Daniel L﹒Gerlach﹐
“Method for Equivalent Acceleration of JEDEC/IPC
Moisture Sensitivity Levels” ﹐ Annual International Reliability Physics Symposium﹐Reno﹐Nevada﹐1998﹐pp﹒214–219
9﹒Richard L﹒Shook﹐and Jason P﹒Goodelle﹐“Handling of Highly-Moisture Sensitive Components-An Analysis of Low-Humidity Containment and Baking Schedules”﹐IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing﹐Vol﹒23﹐No﹒2﹐April 2000﹐pp﹒81-86
10﹒Yizhe Elisa Huang﹐Debbie Hagen﹐Glenn Dody and Terry Burnette﹐“Effect of Solder Reflow Temperature Profile on Plastic Package Delamination”﹐1998 IEEE/CPMT Int’l Electronics Manufacturing Technology Symposium﹐pp﹒105-111
11﹒B﹒K﹒Bhattacharyya﹐W﹒A﹒Huffman﹐W﹒E﹒Jahsman ﹐
B﹒Natarajan﹐“Moisture Absorption and Mechanical
Performance of Surface Mountable Platic Packages ”﹐IEEE﹐1995﹐pp﹒49–58
12﹒Yong Chua Teo﹐Ee Hua Wong﹐Thiam Beng Lim﹐“Enhancing Moisture Resistance of PBGA” ﹐IEEE Electronic Components and Technology Conference﹐1998﹐pp﹒930-935
13﹒Tu Nguyen﹐Gary Atlas﹐“PQFP Moisture Bake Out Process Optimization”﹐1998 IEEE﹐pp﹒21-35
14﹒Sung Yi﹐Jing Sua Goh﹐Ji Cheng Yang﹐“Residual Stresses in Plastic IC Packages During Surface Mounting Process Preceded by Moisture Soaking Test”﹐IEEE Transactions on Components﹐Packaging﹐and Manufacturing Technology–Part B﹐Vol﹒20﹐No﹒3﹐August 1997﹐pp﹒247-255
15﹒Sheng Liu﹐Yuhai Mei﹐“Behavior of Delaminated Plastic IC Packages Subjected to Encapsulation Cooling﹐Moisture Absorption﹐and Wave Soldering” ﹐IEEE Transactions on Components﹐Packaging﹐and Manufacturing Technology–Part A﹐Vol﹒18﹐No﹒3﹐September 1995﹐pp﹒634–645
16﹒A﹒A﹒O﹒Tay﹐T﹒Y﹒Lin﹐“Moisture Diffusion and Heat Transfer in Plastic IC Packages”﹐IEEE InterSociety Conference on Thermal Phenomena﹐1996﹐pp﹒67-73

17﹒Rainer Dudek﹐Peter Sommer﹐Bernd Michel﹐Peter Alpern﹐Christian Birzer﹐Rainer Tilgner﹐“Investigations on Popcorn Cracking of T–QFP Packages ” ﹐IEEE Electronic Components and Technology Conference﹐1998﹐pp﹒944–951
18﹒Kazuhiro Tada and Hirofumi Fujioka﹐“Properties of Molding Compounds to Improve Package Reliability of SMD’s”﹐ IEEE Transactions on Components and Packaging Technology﹐Vol﹒22﹐No﹒4﹐December 1999﹐pp﹒534-540
19﹒ Jesse E﹒Galloway﹐Barry M﹒Miles﹐“Moisture Absorption and Desorption Predictions For Plastic Ball Grid Array Packages” ﹐InterSociety Conference on Thermal Phenomena﹐IEEE﹐1996﹐pp﹒180–186
20﹒Ee Hua Wong﹐Yong Chua Teo﹐Thiam Beng Lim﹐“Moisture
Diffusion and Vapour Pressure Modeling of IC Packaging”﹐IEEE Electroincs Components and Technology Conference﹐1998﹐pp﹒1372-1378
21﹒E﹒H﹒Wong﹐K﹒C﹒Chan﹐T﹒B﹒Lim﹐T﹒F﹒Lam﹐“Non-Fickian Moisture Properties Characterisation and Diffusion Modeling for Electronic Packages”﹐IEEE 1999 Electronic Components and Technology Conference﹐pp﹒302-306
22﹒Q.Yao , J.Qu , ‘Three-Dimensional Versus Two-Dimensional Final Element Modeling of Flip-Chip Packages’ , ASME Journal of Electronic Packaging , Vol.121 , September , 1999 , pp196-201.
23﹒錢志回、洪健雄、蔡明郎、邱以泰， “半導體構裝體於不同溫濕保存環境下經IR-reflow過程後翹曲現象之研究 ”， 中華民國第十七屆中國機械工程全國學術研討會論文集第三冊上集(固力與設計) 2000, p.45~p.52.
24﹒邱以泰、錢志回、蔡明郎、張志方， “全像干涉術應用於半導體構裝經IR-reflow過程中在不同溫昇速率及停留溫高下翹曲之研究”， 中華民國力學學會第二十四屆全國力學會議論文集， 2000,p.P-48~P-55.
25﹒Sheng Liu,Jiansen Zhu,Daqing Zou,and Jim Benson,“Study of Delaminated Plastic Packages by High Temperature Moiré and Finite Element Method”, IEEE Transactions on Components﹐Packaging﹐and Manufacturing Technology–Part A﹐Vol﹒20﹐No﹒4﹐December 1997﹐pp﹒505-512
26﹒Yinyan Wang and Patrick Hassell﹐“Measurement of Thermally Induced Deformation of a BGA Using Phase-Stepping Moiré”
27﹒黃昭彰 , 蔡振榮 , 吳恩柏 , ‘多晶片塑封球柵陣列構裝之翹曲量測與分析’ , 中華民國力學學會第二十三屆全國力學會議論文集’ , 1999 , pp225-232.
28﹒C﹒R﹒Rao, “Factorial Experiments Derivable from Combinational Arrangements of Arrays”,Journal of Royal Statistical Society Series B,vol.9,1947,pp.128-139.
29. G.Taguchi, “Off-line and On-Line Quality Control System”, Internatinal Conference on Quality Control,1978.