積體電路(Integrated Circuit, IC)封裝產業中堆疊式球柵陣列(Stacked BGA)構裝體具有面積小及記憶體容量大等優點，但其脫層機率也比傳統構裝體高。有鑑於此，本研究探討構裝體之脫層及熱應力與相關材料及幾何間的關係。本研究利用有限元素分析軟體(ANSYS)模擬構裝體熱應力分布，再透過實驗設計建構熱應力與相關材料及幾何之迴歸模式，並進一步探討因子組合之交互作用。本論文研究成果包括:
(1)依據本研究所模擬之構裝體熱應力分布與實際構裝體脫層檢測圖，可確認構裝體之脫層皆發生於晶片角落與兩晶片交疊夾角處等熱應力大(範圍為231.16 牛頓以
上)之位置。
(2)所有因子中塑模膠料熱膨脹係數是影響構裝體熱應力最重要之因子。
(3)因子間具交互作用。當塑模膠料熱膨脹係數變小，塑模膠料楊氏模數之選用也由
楊氏模數小改為楊氏模數大的塑模膠料。當晶片面積變小，塑模膠料厚度也由選用薄的塑模膠料改為厚的塑模膠料。當晶片面積變小，晶片楊氏模數之選用也由
楊氏模數小改為楊氏模數大的晶片。

目錄
摘要i
英文摘要ii
目錄iii
表目錄v
圖目錄vi
第1 章緒論1
1.1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 IC構裝體之功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 積體電路封裝技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1 球柵陣列封裝技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.2 3D堆疊封裝技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 堆疊式球柵陣列構裝體之封裝製程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 構裝體脫層現象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.6 研究動機與目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.7 論文架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
第2 章文獻探討10
2.1 IC構裝體材料參數設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 IC構裝體幾何參數設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 綜合評論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
第3 章理論基礎14
3.1 材料力學相關名詞定義. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.1 蒲松比(Poisson’s ratio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.2 楊氏模數(Young’s modulus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.3 剪力模數(Shear modulus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.4 熱膨脹係數(Coefficient of thermal expansion) . . . . . . . . . 17
3.2 有限元素法–熱應力計算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
iii
3.2.1 有限元素法之熱應變分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.2 有限元素法之熱應力分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 實驗設計與分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
第4 章研究方法21
4.1 Stacked BGA 構裝體之ANSYS 模擬分析法. . . . . . . . . . . . . . 21
4.1.1 基本假設. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.1.2 模型架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1.3 ANSYS有限元素分析軟體. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2 實驗設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.1 材料性質因子之實驗設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.2 幾何特性因子之實驗設計. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.3 綜合材料性質與幾何特性因子之實驗設計. . . . . . . . . . . . 30
第5 章研究結果與分析31
5.1 Stacked BGA 構裝體的熱應力與脫層間關係. . . . . . . . . . . . . . 31
5.2 球柵陣列構裝體之實驗設計分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2.1 模型一: 材料性質因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2.2 模型二: 幾何特性因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2.3 模型三: 綜合材料性質與幾何特性因子. . . . . . . . . . . . . 38
第6 章結論與未來展望44
6.1 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2 未來展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
參考文獻47

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