3-1 試片製備
實 驗 試 片 由 日 月 光 半 導 體 製 造 股 份 有 限 公 司 (Advanced Semiconductor Engineering) 所提供之無鉛銲錫覆晶封裝結構。其中因 為線路結構關係，可以將試片利用慢速鑽石切割機進一步裁切成四分 之一大小，並取其中內外導線長度相近的兩部分作為電流測試之用。
試片整體結構及裁切線示意如圖 3-1
試片上端之金屬墊層 (UBM，under bump metallization)，為鈦 (0.1 µm)/銅(0.5 µm)及 鎳(2 µm)，鎳層以電鍍方式生成，晶片端之金 屬墊層與鋁導線接觸面積 (passivation opening)為 90 µm，金屬墊層開 口 (UBM opening) 則以黃光微影製程定義大小為 110 µm，銲料為無
3-2 實驗方法及使用儀器 3646a[36]，配合資料掃描器(Data switch) Agilent E34970A[37]，該儀 器擁有二十個獨立頻道的 Agilent E34901A 模組以作為量測電壓下降 值變化。且上述兩種儀器皆符合通用儀器通訊協定同時支援序列阜與 GPIB 控制介面，配合適當的軟體可對量測做穩定與長期的連續控制。
在本研究中即利用美國國家儀器公司 (National Instruments，NI) [38]
所開發的圖形化儀器控制軟體 LabVIEW，做為資料擷取儀器控制的
工具。
3-2.4 紅外線熱影像儀 (Infrared microscope，IR) 觀測儀 (Infrared microscope，IR) 觀察是否因結構上方之鋁導線有所 損壞而成為電阻上升之主要來源。之後依序使用不同號數之 SiC 砂 紙 400，800，1000，2500，4000 號將試片研磨至中心，研磨方向如 圖 3-8 所示，再經過 1，0.3，0.05 µm 顆粒之氧化鋁 (Al2O3) 粉拋光，
鏡 (OM)、日本電子株式會社 (Japan Electro Optics Laboratory，JEOL) 之熱場發射掃描式電子顯微鏡 (Field Emission Scanning Electron Microscope， SEM) JSM-6500F 之 二 次 電 子 影 像 (Second Electron Image，SEI) 及背向散射電子影像 (Backscatter Electron Image，BEI)，
作為表面形貌及各組成相之觀測用，並利用附加之 INCA 公司之 X 光能量分析圖譜 (Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)，作為特定區 域之成分分析之依據。
間的發熱量差距因電流密度平方向的關係而達到兩倍，加上表面積不 同所導致的散熱效率不同，使得橫截面表面之 IR 觀測結果只能供參 考顯示其熱點所在而無法真實呈現整體通電情形。為了進一步釐清整 個銲錫結構內部因電流所引起的電流集中效應，我們需要以模擬的方 式來達成。
在模擬上本研究使用的是 ANSYS 模擬軟體，利用有限元素分析 法 (Finite Element Analysis ， FEA) ， 對 試 片 結 構 進 行 三 維 (3-dimentional)的模擬結果。ANSYS 的模擬分為三個步驟：1. 前處理：
建立物體，並對組成材料進行定義，並利用網格 (mesh) 切割物體。
2. 求解：對目標施加邊界條件並求解。3. 後處理：對模擬結果的呈 現，包括表格或是圖形。
圖 3-1 試片結構線路與裁切示意圖
圖 3-2 銲錫橫截面示意圖
圖 3-3 未通電之銲錫橫截面 SEM 圖
圖 3-4 通電結構示意圖 (尺寸未依照真實大小比例)
圖 3-5 利用四點量測所測量之銲錫結構電阻對時間圖
圖 3-6 溫度電阻係數效應 (TCR) 量測方式示意圖
圖 3-7 銲錫橫截面通電下紅外線熱影像儀表面溫度分布
圖 3-8 試片研磨方向及第二橫截面研磨方向