失效結果與分析

分析封裝體錫球斷裂破壞的情況一般可用研磨剖面觀察與紅顏料染 色方式(楊等, 2004)，在振動過程中若錫球產生裂痕，紅染料將擴散滲 透至斷裂處，接著使用萬能試驗機將封裝體與測試電路板拔開，再以高 倍顯微鏡觀察錫球斷裂失效的位置與模式。

由前節所述的失效區域分佈可知，任一封裝體的失效大多數皆為菊 鏈(daisy chain)的某區域發生破壞導至損壞失效，共細分 16 區域如圖 4-41 所示。分析封裝體錫點斷裂破壞，將採用平面斷面式探討暨以紅染料滲 入裂縫處以及垂直斷面式研磨觀察裂縫的位置與破壞模式。對於失效封 裝體方面，振動強度小且時間較長的1G 定頻振動疲勞破壞失效分析，以 U1、U3、U4 封裝體做紅染料觀察如圖 4-42 至圖 4-44 所示。

圖 4-41 菊鏈

圖 4-42 U1 封裝體紅染料觀察

封裝體側 電路板側

圖4-44 U4 封裝體紅染料觀察

強度1G 定頻振動疲勞錫球破壞模式，第一顆封裝體 U1 並無明顯全 斷裂錫球，而U3 及 U4 封裝體斷裂錫球位於角落處，破壞位置分佈與斷 裂面如圖 4-45 至圖 4-50 所示

U3

封裝體側 電路板側

圖4-46 U3 封裝體錫球破壞平面圖

A19

W1

W19

封裝體側 電路板側

圖4-47 U3 封裝體錫球疲勞破壞斷裂位置示意圖

圖 4-48 U4 封裝體錫球破壞位置分佈

U4

W 1 A19 W19

電路板 封裝體

圖4-49 U4 封裝體錫球破壞平面圖

圖4-50 U4 封裝體錫球疲勞破壞斷裂位置示意圖

V1

W1

封裝體側 電路板側

W 1 V 1

電路板 封裝體

在三種不同強度1G、3G、20G 定頻疲勞振動下，第三排第四顆 U14 封裝體皆因時間長期振動而先後失效，經封裝研磨後的斷面如圖4-51 所 示。採用剖面垂直斷面觀察，並以高倍光學顯微鏡及掃描式電子顯微鏡 SEM 做細部觀察其裂縫，圖 4-52 顯示於三種不同強度振動下，U14 封裝 體位於角落 W1 位置之錫球的個別破壞情況，且在 20G、3G 與 1G 不同 強度持續振動0.5 小時、1 小時與 70 小時後，各 U14 封裝體的損傷破壞 整體分佈情形如圖4-53 至圖 4-55 所示，此為單顆錫球的個別破壞情況，

與先前所述封裝體16 區域菊鏈失效分佈(圖 4-38)更加細部之單顆錫球觀 察，以及單顆錫球於SEM 下破壞斷裂剖面如圖 4-56 與圖 4-57 所示。

圖4-51 U14 封裝體垂直斷面觀察

電路板

封裝體

(a) 強度 20G 振動下

(b) 強度 3G 振動下

(c) 強度 1G 振動下(無破壞)

圖 4-52 不同強度振動下 U14 封裝體角落 W1 錫球破壞情形

紅色-全裂 黃色-半裂 綠色-微裂

圖4-53 強度 20G 振動下持續 0.5 小時後 U14 封裝體錫球破壞位置分佈

紅色-全裂 黃色-半裂 綠色-微裂

圖4-54 強度 3G 振動下持續 1 小時後 U14 封裝體錫球破壞位置分佈

紅色-全裂 黃色-半裂 綠色-微裂

圖4-55 強度 1G 振動下持續 70 小時後 U14 封裝體錫球破壞位置分佈

圖4-56 強度 1G 下之 U14 封裝體 H8 錫球破壞斷裂剖面圖

圖4-57 強度 1G 下之 U14 封裝體 J8 錫球破壞斷裂剖面圖