SiP產品於迴焊製程中之溫度分佈及封裝後翹曲模擬

Abstract

System in Package (系統級封裝、系統構裝，SiP) 是基於SoC(System on Chip)所發展出來的一種封?技術，根據Amkor對SiP定義為「在一IC包裝體中，包含多個晶片或單一晶片，加上被動元件、電容、電阻、連接器、天線…等任一元件以上之封裝，即視為SiP」，也就是說在一個封裝內不僅可以組裝多個晶片，還可以將包含上述不同類型的器件和電路晶片疊在一起，構建成更為複雜的、完整的系統。但以目前技術來說，對系統級封裝問題還是相當多，包含迴焊不良、成品的翹曲與良率無法提升…等等，故本論文希望藉由數值模擬方式來預測目前在系統級封裝可能所遭遇的問題。 SiP產品的過程中，會有一迴焊(reflow)製程，目的為加熱表面的焊錫，使焊錫熔化再凝固後能固定主、被動元件在特定位置。迴焊溫度大致上可分為預熱、浸潤、回焊和冷卻四個部份。SiP產品在回焊製程中每一階段的溫度分佈不均，皆會產生產品缺陷而造成良率的問題。因此本文提出一種數值模擬的方式來預測迴焊過程中SiP產品的溫度分佈情況。 本文亦提出解決方案來預測於SiP產品封裝後發生的翹曲現象。以往研究中，大部分均認為造成IC構裝元件翹曲的主要原因為構成材料之熱膨脹係數不同所造成的不均勻體積收縮，卻因此忽略了環氧樹脂(EMC)本身固化收縮的材料特性，因而造成利用電腦模擬分析時，容易低估或高估成品翹曲量。本文將同時考量環氧樹脂之固化效應與溫度效應所造成的體積收縮，以建立一套分析封裝體翹曲的分析方法。在研究中用來描述環氧樹脂行為的關係式為P-V-T-C關係式(Pressure-Volume-Temperature-Cure relationship)，也就是將環氧樹脂因固化效應所造成的體積收縮行為表示成壓力(pressure)、體積(volume)、溫度(temperature)、熟化率(degree of cure)相關之方程式。而溫度效應所造成的環氧樹脂體積收縮量則考慮是由於構成封裝體的材料之熱膨脹係數不同所造成。 在本文的最後則經由產線上實際的案例來加以驗證所建立之分析方法的可行度，經由比對實驗的結果與模擬分析的結果，証實本文所建立的迴焊溫度分析及翹曲分析方法不僅具有經濟效益，亦有相當不錯的準確度。

Date of Award	2016 Jul 28
Original language	Chinese
Supervisor	Sheng-Jye Hwang (Supervisor)