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1、國 立 成 功 大 學 機 械 工 程 學 系 碩 士 論 文 IC 封裝內金線偏移之研究 The Study of Wire Sweep in IC Package 研 究 生：曾永裕Yong-Yu Zeng 指導教授：吳俊煌Gien-Huang Wu 中 華 民 國 九 十 二 年 七 月 I中文摘要中文摘要 在 IC 封裝的 1st level 中，金線的偏移是個常見的問題，因為除了會直接影響到產品的壽命之外，亦會對產品品質有重大影響。金線偏移問在封裝的尺寸變小時會更突顯出來，如何將其偏移量控制在可以接受的範圍之下使產品的品質提昇便是個重要的課題。 在本文中，使用 3D 的模流分析軟體
2、MoldFlow 來模擬當環氧樹酯充填入模穴中時的膠體流動情形，模擬後再量得金線上的速度和黏度。經換算之後可以將流速和黏度轉為受力，再利用有限元素分析軟體來分析金線受力偏移的情形。 最後對一些加工參數相對於不同的金線尺寸、半徑和材料來進行模擬，並使用田口方法分析，找出最佳的製程參數。 IIAbstract In the 1st level in IC package, wire sweep is a common problem. It will not only affect the life of a product but also the quality. Wire sweep bec
3、omes more serious as the package size decrease. So its an important task to the vale of sweep under an acceptable range. In the paper, we use 3D software “MoldFlow” to simulate the injection process, and then get the data on the nodes of the gold wires, finally answer the drag forces. By using ANSYS
4、, we impose the forces on the wires and the value of wire sweep will be shown. To the end, we use Taguchi Method to analysis different wire profile under different processing condition, and get the best design. III誌謝誌謝 承蒙恩師 吳俊煌教授於本人在學兩年間學業方面的指導和生活上的勉勵與關心，並在本文撰寫期間提供一些寶貴意見，使得本論文得以順利完成；另外必須感謝陳 教授家豪及顏 教
5、授義文於論文上的指正及建議，謹此一併致上最誠摯的謝意。 感謝學長斌豪、立文於課業及生活上的熱心指導，感謝模具設計實驗室同窗好友光宏於學業方面的切磋討論，學弟勳承、梓青、昇峰亦於研究期間給我不少幫助，因為他們的關係，使我的生活及課業方面更加充實，獲益匪淺。 最後感謝我的家人們的關懷與栽培，及朋友們多方的支持與鼓勵，因為他們帶給我不少信心。 III目錄目錄 頁次 中文摘要.I 中文摘要.II 目錄.III 表目錄.V 圖目錄. VI 第一章 緒論 .1 1.1 IC 封裝製程3 1.2 移轉成型 5 1.3 Thin Small Outline Package.7 1.4 金線的外形 8 1.5
6、金線偏移問題11 1.6 文獻回顧 .13 第二章 理論分析.20 2.1 概述.20 2.2 整體流場分析.21 2.2.1 統御方程式 Governing Equations22 2.2.1 Cross Flow Analysis .25 2.3 局部流場分析 .27 2.3.1 Lambs Model.27 2.3.2 Takaisis Model.28 2.3.3 Batchelors Model.29 2.3.4 Shermans Model.29 IV2.4 金線偏移分析.30 第三章 實驗模擬分析.32 3.1 流場分析(整體和局部流場).32 3.2 金線偏移分析.36 3.3
7、 進行模擬實驗 38 第四章 田口氏之實驗設計45 4.1 田口方法的流程步驟.45 4.2 選定因子與執行田口實驗 48 4.3 資料分析.51 4.3.1 計算因子效應.51 4.3.2 變異分析.54 4.4 確認實驗.58 第五章 結論與未來展望.64 5.1 結論.64 5.2 未來展望.65 參考文獻.66 V表目錄表目錄 表 1.1 電子構裝之相關領域.2 表 3.1 材料性質.34 表 3.2 材料的黏度參數.34 表 3.3 材料的動態參數.34 表 3.4 金線材料性質.36 表 3.5 #7 金線上之節點的受力.39 表 3.6 金線球頭的座標位置及角度.41 表 4.1
8、 控制因子水準表.49 表 4.2 L18 直交表與實驗結果.50 表 4.3 控制因子對 S/N 比的反應表 .52 表 4.4 金線偏移量之 S/N 比的變異分析表 .57 表 4.5 確認實驗.59 VI圖目錄圖目錄 圖 1.1 典型的 TSOP 剖視圖.7 圖 1.2 導線架的形狀示意簡圖7 圖 1.3 典型金線配置形狀.8 圖 1.4 典型的金線幾何外形.9 圖 1.5 金線幾何外形.10 圖 1.6 金線容易發生斷裂點.11 圖 1.7 典型的金線幾何圖.13 圖 1.8 晶片的置放形式.14 圖 1.9 TSOP 內部金線配置圖17 圖 1.10 模擬步驟流程圖.19 圖 2.1
9、 金線分析三大流程.21 圖 2.2 Cross 元素示意圖25 圖 2.3 Lambs Model 的座標系.28 圖 2.4 金線上的流阻力.30 圖 3.1 模穴輪廓圖.31 圖 3.2 MPI3.1 中的 3D 元素 32 圖 3.3 Mesh 完成圖.33 圖 3.4 Beam 4：3-D Elastic Beam 元素 .36 圖 3.5 1/3 和 2/3 短射波前圖 .39 圖 3.6 金線配置圖.40 圖 3.7 #5 金線的切面.41 圖 3.8 金線外形尺寸.41 VII圖 3.9 金線 Mesh 圖(數字為節點編號).42 圖 3.10 金線偏移量.42 圖 3.11 #7 金
