3-1 實驗材料
本實驗的主要材料包含COF基板、已完成金凸塊之晶片和覆晶填充膠材。
3-1.1 COF基板材料
本實驗之COF基板之設計，如圖3-1(a)COF Tape layout drawing (b)為 COF Tape 內引腳局部放大示意圖，於內引腳間距達到業界目前最小間距 25um pitch，同時以梳狀結構設計為主架構，連接外部線路部份則以大面積之 銅箔連接，做為接通電源接點。製作廠商為日本住礦公司，製作方法為半加成 法(Semi-additive)，如圖3-2 所示。
(1) Polyimide film – 以Polyimide Film 38um為底材。
(2) Sputter & flash Cu plate - 以濺鍍方式鍍上一層薄薄的銅做為種子層。
(3) Double side dry resist film laminate – 於料帶的上下兩面都貼上一層 乾式的光阻。
(4) Double sides expose –以玻璃光罩繪製高解度的線路做為影像轉移的 治具，然後利用UV光透過玻璃光罩將欲蝕刻處的光阻進行光裂解反 應。
(5) Develop - 將已經經過UV光裂解的光阻部份以溶劑溶解去除並保留未 裂解的光阻。
(6) Circuit Cu Plate - 以化學鍍方式於種子層銅表面鍍上約8um純銅。
(7) Chemical PI etching – 以化學藥劑將欲開孔的位置蝕刻出來。
(8) Resist strip – 將不要的光阻以化學藥液剝除。
(9) Etch flash Cu – 將料帶上多餘的種子層銅以化學藥液去除。
(10)Finish Plate – 已形成線路之銅線路再以化學鍍鍍上錫約0.2um，最後 再塗佈上一層日保麗公司的NPR-3300綠漆，做為保護層。其結構圖，如 圖3-3所示。
圖3-1 (a)COF Tape layout drawing
(b)COF Tape 內引腳局部放大示意圖
Chip Gold Bump
Test Pad
(b)
(a)
圖3-2 COF基板半成加法製作流程圖[10]
圖3-3 COF 基板結構圖 Cu foil (8um)
Sn (0.2um) S/R(10um) Cu foil (8um)
Polyimide film(38um)
• Polyimide Film
• Sputter & Flash Cu Plate
• Double Sides Dry Resist Film Laminate
• Double Sides Expose
• Develop
• Circuit Cu Plate
• Chemical PI Etching
• Resist Strip
• Etch Flash Cu
• Finish Plate
3-1.2 完成金凸塊之晶片
將實驗樣品之wafer，使用Sputter/Plating的方式，於鋁墊上長成約15um 高的金凸塊，做為COF接合時使用。如圖3-4所示。
圖3-4 金凸塊結構示意圖
Passivation
Al pad Au-bump
Si
Sputter - Au layer Sputter - Ti-W layer
15um
3-1.3 覆晶填充膠材
本次實驗用的覆晶填充膠材為日本Namics 8462-21, 其膠材規格特性，如 表3-1所示。
Unit 8462-21 Notes
mPa.s 530 10rpm,1 min@25°C
mm 5 5mg Potting diameter@25°C
sec. 44 G50um,L20mm
sec. 124 @150C
Init. Ω.cm 4.4E+16
after PCT 20Hrs Ω.cm 1.7E+16 3
% 0.8
μS/cm 17 after PCT 20Hrs
mg/l 0.01 after PCT 20Hrs
mg/l 0.1 after PCT 20Hrs
ppm/°C 71 Chloride ion content Coefficient of linear expansion
Glass transition Bending modulus Dielectric constant Dielectric loss tangent
Electrical conductivity Sodium content Volume resistivity
Viscosity
Leveling propaty(means contact angle) Penetration speed@70°C
Gel time@150°C
表 3-1 覆晶填充膠材規格表[11]
3-2 實驗方法與步驟
本實驗的重點為驗証金離子遷移之發生，故實驗的流程主要可區分為三大 部份，第一部份為實驗試片之製作，第二部份為實驗試片的加速測試方式，第 三為實驗試片之微觀分析。參考圖3-5 金離子遷移實驗流程圖。
圖3-5 金離子遷移實驗流程圖
3-2.1 試片製備
收集人體皮膚所掉落之膚屑與身體上之汗漬，使其不規則掉落或沾附至已 長完金凸塊的晶片表面上, 然後將這些實驗用晶片，放於可升溫至約300°C鐵 板上以300°C高溫加熱約15~20sec，目的是使這些晶片表面上的Particle可以 稍微融化且完全附著於晶片表面上，然後使用日本新川公司的覆晶式內引腳接 合機(COF-1000)將這些已沾附上Particle的晶片與COF基板，以高溫400°C高 壓100N的方式，使COF基板銅引腳上的錫轉變成熔熔狀態後，可與已沾附上 Particle晶片上的金凸塊達到金錫共晶的狀態，形成所謂的內引腳接合。再接 下來是使用台灣翔勝公司的四軸四頭封膠機將日本Namics公司的覆晶填充膠 材8462-21以虹吸原理將這些已完成內引腳接合的樣本完成膠材填充，再經由 130°C的預烘烤20分鐘先達到初步的固化，最後再經過一道完整8個小時烘烤 120°C ，完成整個實驗樣品的制作。
3-2.2 金離子遷移的加速測試
將已完成之實驗樣品，裁剪成類似可Bonding於面板上之單一顆成品，再 以銲接的方式將電源線銲接於軟性基板的測試墊上，為了減少此銲接點之異常 發生，再於銲接點上加塗環氧樹脂膠材，以達到保護及固定效果。然後，再接 上可提供40V電壓之電源供應器。如圖3-6實驗試片通電示意圖。同時將實驗 樣品置放於85°C85%RH的恆溫恆溼機中，如圖3-7，使其加速發生金離子遷 移現象。
圖3-6 實驗試片通電示意圖
Power Supply
+
-Chip
圖3-7 Temperature & Humidity Storage Test Machine
3-2.3 試片加速測試後外觀分析
由於實驗試片之軟性基板為Polyimide 材質且透高率約70~80%，且經過 Bonding 後軟性基板和IC表面間距只有~20um(如圖3-8)，使得塗佈於實驗試 片上之環氧樹脂呈現透明之淡灰色。因此，可以直接使用NIKON MM-800工 具顯微鏡經由正面打光後，由正面可觀察到(1)膠材和PI及IC表面的結合狀態 (2)Gold Bump與Gold Bump間的狀況。工具顯微鏡放大倍率由25X~500X，如 圖3-9，同時其觀察結再經由顯微鏡附屬的照相系統拍照取像。
圖3-8 COF封裝完成結構圖
圖3-9 NIKON MM-800工具顯微鏡
~20um
3-2.4 Mini- probe和I-V characteristic curve 量測分析
為觀察實驗試片發生金離子遷移後之失效模式，先以萬用表量測有發生金 離子遷移的腳位之間的阻抗與正常的腳位是否有差異, 另外將碳粉堆積於 Gold Bump間故意製作確定Pin to Pin Short的標準樣品，最後再以Mini-Probe 和I-V characteristic curve HP4155儀器量測該實驗樣品之電流-電壓曲線，做 為正常品和異常品之比較參考。
圖3-10 Mini-probe & I-V curve machine photo
3-2.5 試片的破壞分析
將實驗試片中，經由工具顯微鏡觀察後，已可初步判定為具有金離子遷移 的樣品進行破壞模式的分析。首先將樣品上的軟性基板用手將其撕除，再將撕 除後的晶片，放置於灌膠模具中，填充入熱融性塑膠，待放置一段時間固化後，
再依序以不同號數600、1200、2500、4000的SiC砂紙做研磨，研磨的方式 是由晶片的金凸塊正面朝晶片線路面研磨，如圖3-11 試片研磨方向圖，再依 續以1um、0.3um、0.05um的氧化铝粉進行拋光，使得晶片線路上的環氣樹脂 和凸塊距離晶片線路面小於5um，以便後續的進階微觀分析。
最後將拋光好的試片濺鍍上一層鉑膜，除了防此試片氧化外，同時増加 Scanning electron microscope(SEM)觀測的導電性，如圖3-12。為了確保試 片觀察的精確性，決定以Transmission electron microscopy(TEM) 的方式，
如圖3-12，做該可能發生金離子遷移的位置點做切片取樣分析，再以SEM做 微觀分析，另外再以Energy Dispersive Spectrometer (EDS)做為鑑定試片特 定區域成分組成的比例。
圖3-11 試片研磨方向圖
圖 3-12 SEM machine photo[15]
Bump Lead
Resin Chip
研磨方向
圖 3-13 TEM machine photo[15]