緒論

1.1 前言

隨著多媒體及可攜式行動影音上網等資訊產品持續加溫，電子製造技術 不斷發展演進，使得構裝技術不斷推陳出新，以符合電子產品之需要並進 而充分發揮其功能。最早時期為引腳插入型封裝為主要產品但隨著科技進 步與需求不同的封裝型式推陳出新使得產品越來越多樣化，如圖 1.1 封裝 型態發展歷程由早期陣列腳位排列封裝 PGA(Pin Grid Array)發展至多晶片 模組封裝 MCM(Multi-Chip Modules)。

IC 晶片除了要有輕、薄、短、小四大需求外，幾乎還需具備高功能及高 容 量 等 特 性 。 在 有 限 的 空 間 內 如 需 增 加 高 容 量 則 必 須 使 用 晶 片 堆 疊

（chip-on-chip, CoC）方式以增加容量，而晶片堆疊是將兩個 512M byte 或數個大容量記憶體裝入同一封裝之內，這樣可提升單片記憶卡存款容量 及效率。

圖 1.1 封裝型態發展歷程(圖片來源 ITRI)

1.2 研究動機

過去幾年我國仍是全球半導體 IC 封裝主要代工廠之一，多媒體電子產品 在儲存方面需求量大增，例如手機已不單純只有收、接電話而已還具備有 照相、錄影及 MP3 撥放功能，因附屬了這些功能儲存介面記憶卡無形的被 要求必須有大容量。

為了達到以上需求，IC 設計公司除了設計出較大儲存容易之晶片再來就 是使用晶片堆疊式封裝以增加記憶體之容量。而目前堆疊晶片封裝有三種 方式，第一是晶圓對晶圓的封裝，其方法是在晶圓上穿孔並作上電極，晶 圓上的線路與此電極接通，並藉由此電極與上下層之晶圓作電性連接。此

一堆疊的技術涵蓋設計、晶圓代工及後段封裝，不但整合不容易、技術層 次太高，量產化亦有困難。第二是晶片與晶片的堆疊，即稱為堆疊式晶片 級封裝(Stacked Chip Scale Package；SCSP)，堆疊式晶片封裝是把多顆 不同功能之晶片整合在同一封裝模組內，除有效達到功能整合外，更可節 省電路板的面積、減少晶片所佔據的空間，降低整體製造成本。有以打線 (Wire Bond)作電路連接的堆疊，並且也可利用覆晶(Flip Chip)接合做堆 疊的方式，以及利用打線及覆晶混合作電路連接的堆疊。第三是封裝對封 裝的堆疊方式，只要設計得宜，直接交由表面黏著技術(SMT)業者或由封裝 業者自行組裝便可量產。這三類之堆疊封裝技術，以封裝對封裝的堆疊方 式製程最簡單，成本也最低[1]。

而本文是使用上述第二種方式晶片與晶片方式進行堆疊，如圖 1.2。但有 時因產品別不同或是空間考量則採用階級方式堆疊，而階級式堆疊可依據 客戶端需求設計成單邊打線，同樣能達到產品需求如圖 1.3。由於製程方式 採用堆疊架構，晶片厚度隨著堆疊的層數越磨越薄，在黏晶站頂取晶片過 程中如何減少晶片的破損將面臨挑戰。

圖 1.2 晶片與晶片堆疊方式示意圖

圖 1.3 階層型晶片堆疊方式示意圖

1.3 文獻回顧

J.D. Wu[2]等人在矽晶片強度的研究中，製作了許多不同大小及不同 厚度的試片。而試片中分別有表面有進行拋光而背面使用一般研磨製程或 兩面都使用一般研磨製程及表面無任何處理而背面使用一般研磨製程的 試片進行研究。而實驗的設備使用三點式彎曲測試機，將晶片試片放置於

Flash晶片晶片晶片 晶片 控制晶片控制晶片控制晶片控制晶片 金線

金線

金線金線 PCB基板基板基板基板 Mold Package

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治具架上,試片下方有兩個橫桿支撐著試片，上方有微力量測試裝置進行 下壓動作，當碰觸到晶片並且造成破壞時設備會讀取當下試片被破壞的強 度值，晶片越薄它的強度就越小。

K. Subramanian, S. Ramanath and M. Tricad[3]等人針對脆性材料及 延性材料使用鈍角及銳角的壓痕治具針對此兩種不同的材料進行壓痕實 驗，實驗中延性材料不管使用鈍角的壓痕治具或是銳角的壓痕治具材料本 身都只產生塑性變形，而脆性材料會因壓痕治具的尖端半徑與所施壓力的 大小而有不同的結果，使用鈍角的壓痕治具作用下會產生錐形裂縫（Cone Crack），而在銳角的壓痕治具的作用下如果施加較大的壓力就會產生側向 裂縫（Lateral Crack）及中間裂縫（Median Crack）。

I. Inasaki[4]等人使用銳角的壓痕子針對脆性材料進行研究，當壓痕子

在 Yeong-Jyh Lin 及 Sheng-Jye Hwang[5]等人在進行上片過程研究。第 一步膠帶下方先行進行吸真空動作，此時吸嘴移動並且碰觸到晶粒表面，第 二步頂針進行頂起動作將膠帶及晶粒頂起，而介由此頂起動作將切割膠帶及

晶粒進行剝離的動作，當大約 80%區域被剝離時，吸嘴進行吸取真空動作吸 取晶粒並且往上昇起將晶粒脫離切割膠帶，在取晶粒的過程中晶粒承受的力 量可能會造成它破裂，而造成破裂主要原因為應力的集中。

Atila Mertol[6]等人在針對參數最佳化設計實驗中，使用田口實驗法找 出最佳參數，在進行實驗前先行針對影響品質最重要的因子及選定使用幾水 準，最後選用合適的直交表將因子及水準帶入並且進行實驗，得到的實驗結 果再利用有限元素軟體進行分析。實驗及分析的結果進行比對使實驗用具有 準確性。

1.4 研究目的:

本研究之目的主要在探討當晶片厚度研磨僅 38 微米(μm)，有些矽晶片 甚至需研磨至 25 微米(μm)頂針頂起晶粒時，頂針排列依檢測數據顯示，

研判為影響晶粒遭受破壞的主要關鍵。本研究將使用有限元素進行模擬並 且與實作相互驗證其分析模型之有效性及正確性，再使用田口實驗法得到 頂針排列最佳化及最佳參數以減少晶粒被頂針頂起時所引起的破裂。