電子構裝的演進隨著 IC 小型化、高效能的趨勢大步邁進，構裝 材料也隨著不斷的創新而更為複雜與多樣，雖然因此解決了許多電性 的問題，但在多樣不同材料的堆疊下其熱不匹配的問題也影響了在可 靠度上的表現容易導致失效，因此構裝體中每個材料的選用亦需使其 能夠保持兼顧高效能、高良率、高可靠度的條件。在可靠度方面的文 獻大多數以加速測試實驗或有限元素軟體分析而得。
1997年時，Lau等人[8] 使用有限元素法分析及實驗的比對討論 球柵式陣列構裝、覆晶封裝、和細腳表面黏著構裝的機械行為、尺寸 設計及可靠度分析，並討論錫球在溫度循環中應力-應變導致的熱機 械 疲 勞 行 為 。 而Dudek等 人 [9] 對 於 PBGA及 PQFP封 裝 方 式 中 的 63Sn/37Pb低鉛錫球進行熱循環測試實驗與有限元素法結果代入 Coffin-Manson潛變率計算及Solomon的疲勞壽命預測公式進行比 對，說明這兩種方法在119個錫球時都具有高可靠度，PBGA在將近 1000週次時會產生初始疲勞裂縫。同年，Ikemizu等人[10] 討論晶片 級封裝 (chip-scale package, CSP) 因為與基板的熱不匹配而產生的錫 球可靠度降低，也是利用有限元素法與實驗做比對。
在1998年，Teo[11] 對於覆晶板級 (flip chip on board, FCOB) 構
裝體可靠度進行研究，以錫球材料、晶片尺寸、墊片種類與填膠材料 為參數進行分析，得知錫球損壞主要為疲勞所致。Pang等人[12] 在 同年也對FCOB構裝體進行熱機械等溫分析，並假設錫球為非線性彈 塑性-黏塑性材料，預測其疲勞壽命。
1999年時，Baba等人[13] 探討高密度基板的FC-BGA構裝體以墊 片材料及與錫球相接材料 (under bump material, UBM) 為參數下的 損壞情形，發現 Ni, Cu, Ti 的組合能有較佳的可靠度表現。而 Qian 等人[14]則以非彈性應變範圍及非彈性應變能密度預測有填膠的覆 晶封裝錫球之疲勞壽命。
2000年，Mercado等人[15] 依照 FC-PBGA 構裝實驗與模擬的結 果發現此類構裝體的破壞模式參數為晶片尺寸、填膠材料、基板厚 度、墊片材料及基板與印刷電路板間隙高度，並逐一分析討論。同年，
Ong 等人[16] 以三維覆晶有限元素模型模擬在 TCT 環境下的覆晶 構裝，並討論熱疲勞導致的脫層現象。而 Pang 等人[17] 進行了三 維 CBGA 的有限元素模擬，以 Dwell Creep 及 Full Creep 方法分析 其-55℃至125℃範圍內的潛變行為，發現升溫與降溫過程在一個週次 中所產生的潛變應變在總應變中佔很大比例。
2001年時，Chen等人[18] 以模擬方式比較覆晶封裝接合處有無 填膠及不同填膠材料對於熱-機行為的影響，結果發現在 TCT 環境
下填膠可以增加疲勞壽命。Pang等人[19] 也將2000年所做的研究[16]
對 FCOB 進行模擬，若以等效潛變應變來看，在一個週次中使用 Full Creep 的範圍會比 Dwell Creep 的大，若以等效塑性應變來看則 反之。
在2002年時，Joiner和Montes[20] 比較覆晶封裝在 PBGA 與 CBGA 中錫球的可靠度問題，結果指出 FC-PBGA 構裝的可靠度較 FC-CBGA 為佳。Liji等人[21] 指出在晶片和基板之間以銲錫凸塊連 結後填充底膠可減緩其因熱膨脹導致的熱不匹配變形現象。
2003年，Sahasrabudhe 等人[22] 從 Coffin-Mason 公式得知除了 溫度改變會造成構裝體的疲勞破壞之外，停留時間也會對此有所影 響。Cheng等人[23] 研究 FCOB 在 TST 測試環境中改變材料、製 程後的可靠度比較，也指出脫層現象 (delamination) 對疲勞壽命有不 利的影響。
2004年，Moreau等人[24] 對電子構裝進行 TCT 及 TST 兩種循 環測試，指出在模擬分析方面若加溫度、應變率及潛變的相關材料參 數便更能描述錫球和材料間複雜的熱-機行為，而文中也指出 TST 測 試能夠以較短時間達成與 TCT 測試相同的損壞情況。Wang等人[25]
對於覆晶封裝中是否填膠以及選用不同填膠材料參數進行疲勞壽命 的二維有限元素模擬分析，將填膠材料的楊氏係數、熔點以及熱膨係
數做為變數進行分析，並將 Hyperbolic Sine Law 潛變模型對於剪應 力之結果及代入 Coffin Manson 疲勞壽命公式做比較。發現填膠材料 選用高楊氏係數、高熔點且熱膨係數低者可達到較高的熱疲勞壽命。
構裝體在熱循環環境下進行測試時，疲勞是導致錫球破壞的重要 因素，而高溫時的潛變效應也是大部份文獻所討論的課題。在熱衝擊 測試中其溫差改變較為迅速，故須考慮錫球主要潛變的影響；在熱循 環的測試中則較少文獻對於主要潛變進行假設，而其測試環境中，大 多數是以等溫分析為主。在參考的變數中，考慮材料的替換、尺寸的 改變及潛變的計算。綜合以上文獻，本文將在FC-PBGA 構裝體中觀 察其應力及變形的趨勢，從中尋得最可能被破壞的錫球並進行潛變行 為及疲勞壽命分析，使用 Double Power Law、Hyperbolic Sine Law 及 Norton 三種潛變模式模擬等溫環境下 TCT 溫度測試過程，並代入兩 種疲勞壽命預測公式計算其壽命，期望對於在上述變數中覆晶球柵陣 列構裝體因熱應力產生的錫球應力、應變行為與疲勞壽命有更進一步 的了解。