3-1 六次熱循環後 COG 彈性凸塊電阻的變化
利用四點量測圖 3-1（a）確實得知中心單一彈性凸塊電阻的變化 量，經過六次升溫降溫後的結果如圖3-1（b）、圖3-1（c）、圖3-1（d）、
圖3-1（e），經過六次熱循環後，電阻約從 1.6Ω 上升到 2.1 Ω 左右，
上升幅度很小，中間電阻起伏不定原因為PI 與 Gold 熱膨脹差異所造 成的，在第六次降溫後，電阻並未超過 5Ω（業界定義超過 5Ω 為破 壞），這個試片可通過耐熱循環測試，電阻上升及下降的情況又可分 為可回復與不可回復的部份圖3-1（f）使用 50mA 高電流測試經過兩 次循環後更明顯，可回覆為上升量等於下降量，原因可能為 PI 經溫 升膨脹後，暫時造成金表面與 ITO 接觸變差，降溫後又回覆到原本 的接著情形，在不可回覆的情況，可能在溫升後由於金與 ITO 表面
接觸變差，造成更嚴重的Temperature. Coefficient of Resistance（TCR）
效應導致周圍的膠材 curing，膠材 curing 的溫度約 120oC 左右，如
圖 3-1（g）使用 IR 在 Hot Stage 為 100oC 的情況下所量測的結果 50mA 約溫升 16oC 左右，使降溫回來無法回覆到起始的電阻又或者 是溫升之後超過膠材玻璃轉化溫度熱膨脹係數瞬間上升使金與 ITO 接合能力下降，當降溫之後由於是靠著物理性接合所以可能與原本接 合的位置不同因此電阻上升。
3-2 COG 經 80 o C 熱時效後與室溫無通電流凸塊電阻比較
相同的利用更準確的四點量測圖 3-2（a），由於量測上會多量到 周圍鋁導線的電阻約0.9Ω，隨後的數值都會將這多餘的鋁導線電阻 扣除來得知確實的凸塊電阻，經過約1000 小時時效後結果如圖 3-2
（b），與無任何時效試片比較結果如圖表 3-2（a）、圖 3-2（c），由於 大部分的電阻貢獻來自接觸電阻，因為接面為物理性接合，未時效的 試片經過1000 小時後電阻就上升 65%左右，完全是因為 PI 具彈性在 壓合之後又會回彈造成接觸電阻上升，因此把回彈造成的電阻上升扣 除之後就可能是熱時效造成的效應，此處的電阻上升可能就由於熱造 成周圍膠材的劣化而導致。由表3-2（a）可以發現到初始電阻越小的 上升程度也越大這種趨勢，可能是電阻越小的試片所受到的壓應力越 大，PI 回彈的程度也越大，因此金與 ITO 接合的地方也會便更差。
3-3 COG 室溫瞬間耐電流能力
四點量測示意圖如圖3-1（a）所示，量測結果如圖 3-3（a），其 最高可承受約65mA 的電流，破壞位置如圖 3-3（b），破壞的原因並 非電遷移所導致，由於玻璃端鋁導線太細，在高電流密度的情況下會 有很嚴重的焦耳熱效應，造成鋁線瞬間燒斷。如果將圖3-3（b）最後 65mA 與 70mA 的兩個點拿掉如圖 3-3（c），可以發現中間約 45mA
開始到55mA 電阻有下降的趨勢，對於此現象提出兩種推測:
（a）引用過去的 COF 的文獻【13】，在 45mA 凸塊由於 TCR 效應 造成的溫升使得膠材開始 postcuring 收縮，由於金凸塊表面與 ITO
是物理性接合當膠材開始固化收縮會使接觸更好接觸面積更大，因此 電阻下降。
（b）由於 PI 與金熱膨脹係數的差異在製程完成後，金表面會因為 PI 的膨脹與收縮造成表面不平整，所以金與 ITO 並非完美接合，在 45mA 電流造成的升溫使 PI 膨脹後，可能會使金與 ITO 接觸更好，
因此電阻下降。
3-4 COG 膠材絕緣偏壓測試
對於梳狀結構如圖 3-4（a）0~500 小時 30V 及 40V 偏壓在高溫 高濕（85oC 85%濕度）環境測試後在大氣環境底下使用 HP4156 量測 結果如圖3-4（b）~ 3-4（m），圖中可以看到量測的電流有正負兩條 曲線，這是因為電流在通過兩個探針有進跟出兩種方向，整個迴路是 一個串聯的結構所以量測到的正負電流的曲線越對稱表示越準確，將 I-V 曲線換成電阻對時間的曲線如圖 3-4（n）3-4（o），每一點電阻的 計算為取圖3-4（b）~ 3-4（m）中正電流 30V 和 40V 的斜率為電阻 值，兩種偏壓的測試結果都可以看到電阻有下降上升起伏不定的趨
勢，原因可能為膠材在吸收水分之後造成電阻下降，隨後又有上升的 情況可能為當時量測的環境較乾燥使膠材內的水分減少，所以電阻又 回復到將近初始值，又或者是電阻值已經在儀器的解析度範圍外因此 量測到的起伏不定可能是儀器的干擾所致。膠材的電阻大都在
1010~1014Ω 之間的高電阻大於 109因此這種膠材結構可通過可靠度測 試。
V
I I
V
Al R
Compliant Bump Al
圖3-1（a）四點量測示意圖
10mA
Bump R e sis tan ce(
Ω)
Chip Surface Temperature(
oC)
1st Ramping 1st Cooling 2nd Ramping 2nd Cooling 3rd Ramping 3rd Cooling 4th Ramping 4th Cooling 5th Ramping 5th Cooling 6th Ramping 6th Cooling
圖3-1（b）10mA四點量測彈性凸塊電阻
20mA
Bump R e sis tan ce(
Ω)
Chip Surface Temperature(
oC)
1st Ramping 1st Cooling 2nd Ramping 2nd Cooling 3rd Ramping 3rd Cooling 4th Ramping 4th Cooling 5th Ramping 5th Cooling 6th Ramping 6th Cooling
圖3-1（c）20mA四點量測彈性凸塊電阻
30mA
Bump R e sis tan ce(
Ω)
Chip Surface Temperature(
oC)
1st Ramping 1st Cooling 2nd Ramping 2nd Cooling 3rd Ramping 3rd Cooling 4th Ramping 4th Cooling 5th Ramping 5th Cooling 6th Ramping 6th Cooling
圖3-1（d）30mA四點量測彈性凸塊電阻
40mA
Bump R e sis tan ce(
Ω)
Chip Surface Temperature(
oC)
1st Ramping
1st Cooling
2nd Ramping
2nd Cooling
3rd Ramping
3rd Cooling
4th Ramping
4th Cooling
5th Ramping
5th Cooling
6th Ramping
6th Cooling
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
B u m p R e s ist a n ce (
Ω)
Chip Surface Temperature(
oC) 1st Ramping
1st Cooling 2nd Ramping 2nd Cooling
圖3-1（f）50mA四點量測彈性凸塊電阻
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Te m p era tur e In c rease
ΔT (
OC)
Applied Current (mA)
V V
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Bump Resistanc e(
Ω)
Aging Time(hrs)
圖3-2（b）80°C熱時效
表3-2（a）時效試片與無時效結果比較
0 200 400 600 800 1000 0
50 100 150 200 250
(
ΔR/ R
0)X100
%Time(hrs)
實驗組4 實驗組5 對照組6 對照組7
圖3-2（c）時效試片與無時效結果比較
0 10 20 30 40 50 60 70 0
5 10 15 20 25 30 35
B ump R es istanc e (
Ω)
Applied Current (mA)
圖3-3（a）COG室溫瞬間耐電流能力
圖3-3（c）COG 室溫瞬間耐電流能力
Comb Structure
+V
0V
Al
共150個並聯
-+ +
+
-圖3-4（a）、梳狀結構（Comb Structure）
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0 100 200 300 400 500