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系統識別號 U0026-2908201112290500
論文名稱(中文) 驅動晶片封裝內引腳結合之研究
論文名稱(英文) Study for Driver Package Inner-Lead Bonding
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系專班
系所名稱(英) Department of Engineering Science (on the job class)
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 賴怡君
研究生(英文) Yi-Chun Lai
學號 N97981299
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 61頁
口試委員 指導教授-周榮華
口試委員-趙守嚴
口試委員-黎靖
中文關鍵字 超音波接合  覆晶接合  壓合溫度  壓合能量  壓合時間  熱塑性非導電之塗膠 
英文關鍵字 ultrasonic bonding  flip chip bonding  bonding temperature  bonding force  bonding time  thermoplastic non-Conductive film 
學科別分類
中文摘要 近年來,在液晶面板高畫質及高解析度的市場需求下,其產品內部之驅動晶片訊號輸出I/O個數大幅提升,致使引腳個數相對增加,金凸塊間距(Gold Bump pitch)縮短,然而,內引腳結合(Inner-Lead Bonding)係為控制銲錫共晶溫度在420℃之熱壓合結合技術(Thermo-Compression Bonding),在製程溫度與間距範圍的作業限制下,覆晶結合(Flip Chip Bonding)能突破傳統內引腳接合之製程障礙,有效提升驅動晶片之訊號輸出量與品質。
在本研究中覆晶結合技術輔以超音波接合(Ultrasonic Bonding) ,來改善介面金屬材料結合情形。超音波結合實驗控制之參數有三,分別為壓合溫度(Bonding tool temperature)、壓合力量(Bonding force)與壓合時間(Bonding time)。本文以全因子實驗設計法將控制參數導入製程後,樣品經拉力試驗機及光學顯微鏡觀察,以瞭解內引腳之接合強度與結合情況,進而探討出適當之內引腳結合製程參數。
實驗結果顯示,製程參數以壓合溫度及力量為關鍵因素,壓合時間為次要因素。經Gold Bump顯微結構與剝離試驗結果,得知220℃、30N及7s為較佳之製程參數。
英文摘要 This thesis examines the flip chip bonding effectiveness of parameters used thermal bonding in ultrasonic process, including bonding temperature, bonding force and bonding time. By full factorial experiments, the gold bump pitch tested 25μm which is a fine pitch.
The conventional bonding process is under 420℃ for the inner-lead bonding. We use ultrasonic bonding to decrease the bonding temperature to 220℃ ~ 260℃ for metal interconnected capacity. The thermoplastic non-Conductive film(NCP)is used, instead of the thermoplastic polymers in the chip for the underfill material and packing. It can shorten the curing time that will promote process efficiency. Additionally, the anisotropic conductive film is the same as the thermoplastic polymers used to interconnect the chip outer-lead.
The experiment results are based on cross-section patterns after reliability test, inner-lead peeling test and underfill peeling test. The cross-section patterns and OM inspection show that the condition of 220℃ bonding temperature, 30 N bonding force and 7 seconds bonding time is suited best for the flip chip bonding process. The microstructure of the bond under this condition is better than others. Bonding force and temperature are the most influential parameter. Beside, the inner-lead peeling test result shows 40.255gf, and underfill peeing test shows 1408gf.
The flip chip bonding with ultrasonic can decrease the bonding temperature and shorten the process time.
論文目次 摘要 III
ABSTRACT V
致謝 VII
目錄 VIII
表目錄 XII
圖目錄 XIV

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
第二章 驅動晶片封裝介紹 3
2.1 TAPE CARRIER PACKAGE(TCP)之內引腳結合 5
2.2 CHIP ON FILM(COF)之內引腳結合 8
2.3 CHIP ON GLASS(COG)之金凸塊結合 10
2.4 晶片覆晶(FLIP CHIP)結合 11
2.5 超音波鍵結之結合 13
2.6 鍵結之結合討論與歸納 14
第三章 實驗流程與實驗方法 16
3.1 實驗流程 16
3.2 實驗與量測方法 18
3.2.1 實驗步驟 18
3.2.2 測試(peeling test、可靠度試驗後之試片研磨) 19
3.2.3討論(peeling test結果及試片研磨後之量測結果) 23
3.3 實驗設備與材料 24
第四章 實驗結果分析與討論 28
4.1 顯微結構量測結果( BUMP SPACE) 28
4.1.1 Gold Bump潰散現象(Bump crush)之Bump space量測結果 29
4.1.2 Gold Bump間距變小(Serious)之Bump space量測 30
4.1.3 Gold Bump差異不大(Medium)之Bump space量測 30
4.1.4 Gold Bump狀態較佳(Better)之Bump space量測 31
4.2顯微結構GOLD BUMP變異分析量測結果 33
4.3 BUMP變異分析結果與討論 33
4.3.1 Bump height與製程參數之關係 34
4.3.2 Bump width與製程參數之關係 36
4.4 GOLD BUMP顯微結構光學顯微鏡分析 39
4.4.1 Gold Bump潰散現象(Bump crush) 39
4.4.2 Gold Bump間距變小(serious) 42
4.4.3 Gold Bump變異不大(Medium) 43
4.4.4 Gold Bump狀態較佳(Better) 44
4.4.5 Gold Bump剝離(Peeling) 45
4.5 無塗膠之內引腳結合剝離試驗 47
4.6 顯微結構與內引腳結合能量分析與討論 50
4.7 有塗膠之UNDERFILL剝離試驗 51
4.8 驗證實驗參數、電訊分析與計算標準差 53
4.8.1 驗證實驗參數結果與 Gold Bump變異分析 53
4.8.2 驗證實驗產品電訊分析 53
4.8.3 計算標準差(Standard Deviation) 54
4.9 顯微結構與內引腳結合能量及撥離試驗結果歸納 55
4.9.1 Bump變異量測結果 55
4.9.2 微觀結構討論 55
4.9.3 剝離試驗結果 56
第五章 結論與未來研究方向 57
5.1 結論 57
5.2 未來研究方向 57
參考文獻 59
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