第三章 研究方法與架構
3.7 嵌合壓力量測實驗與統計分析
為實際了解本系統對嵌合壓力與 S 參數實際量測值之相互關 係，並比較其差異性，本壓力 實驗將同一待測元件置於嵌合嵌合 機構，經壓力調整模組壓力嵌合，分別提供四種不同之壓力，並 多次量測該元件之 S 參數，以分析不同嵌合壓力下，其量測據之 變化，以確認系統操作壓力範圍及量測之一致性，藉此求得量產 之壓力製程參數；以下為實驗說明及結果之統計分析：
3.7.1 實 驗 測 試 條 件 頻率: 5.35GHz。
輸入功率: 0 dBm。
偏壓: Vcc,Vpc 採固定偏壓。
溫度: 25°C。
嵌合壓力: P1=0.1，P2=0.2，P3=0.25，P4=0.3 (單位: Mpa) 量測參數: S11(單位: dB)
Phase Angle(單位: Degree) 量測次數： 20 次/嵌合壓力
3.7.2 嵌 合 壓 力 量 測 數 據
如表 3.2 為嵌合壓力與 S 參數之量測數據，並將數據依 S 參 數之類別分別歸類並作圖，以利資料判讀。圖 3.11 為嵌合壓力與 S11 比較圖，圖 3.12 為嵌合壓力與 Phase Angle 比較圖，紅色虛 線 顯 示 之 常 數 值 ， 代 表 焊 接 之 標 準 件 量 測 值 ， 係 嵌 合 壓 力 調 整 後，期望達到之特性? 位。
表 3.2 嵌合壓力與 S 參數量測比較表
S11 Magnitude [dB] Phase Angle [degree]
times
(n) 0.15 Mpa
0.20 Mpa
0.25 Mpa
0.30 Mpa
0.15 Mpa
0.2 Mpa
0.25 Mpa
0.30 Mpa 1 -11.96 -11.79 -12.01 -11.70 177 177 172 177 2 -12.01 -12.06 -11.87 -11.87 177 172 175 174 3 -11.92 -11.94 -11.77 -11.70 178 175 176 176 4 -12.44 -11.95 -11.67 -11.87 174 171 178 174 5 -12.07 -11.83 -11.95 -11.97 176 177 172 172 6 -12.46 -11.94 -11.67 -11.80 170 173 178 175 7 -12.55 -11.70 -11.80 -11.63 168 178 176 177 8 -12.25 -12.04 -11.94 -11.73 175 173 172 176 9 -12.32 -11.87 -11.73 -11.57 174 174 176 178 10 -12.16 -11.77 -11.60 -12.01 176 178 178 172 11 -12.11 -11.66 -12.01 -11.90 170 178 171 173 12 -12.02 -11.90 -11.67 -11.84 177 176 177 174 13 -12.04 -11.94 -11.70 -11.67 177 175 177 177 14 -12.06 -12.06 -11.67 -11.70 178 178 178 176 15 -11.96 -11.72 -11.67 -11.91 177 178 178 174 16 -12.25 -12.01 -12.01 -12.01 173 173 173 173 17 -11.81 -11.67 -11.80 -11.97 178 178 176 172 18 -12.15 -11.67 -11.97 -12.02 176 179 172 170 19 -12.10 -11.97 -12.01 -12.01 176 174 172 170 20 -12.05 -11.80 -11.73 -11.70 176 177 176 177
Pin=0dBm, Freq=5.35GHz
Cycle test by non soldering jig & vs. by soldering
-13.0 -12.5 -12.0 -11.5 -11.0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
times (N)
S11 magnitude (dB)
0.15MPa 0.20MPa 0.25MPa
0.30MPa Soldering
圖 3.11 嵌合壓力與 S11 比較圖
Cycle test by non soldering jig vs. by soldering
160 170 180 190 200 210
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
times (N)
S11 Angle (degree)
0.15MPa 0.20MPa 0.25MPa
0.30MPa Soldering
圖 3.12 嵌合壓力與 Phase Angle 比較圖
量測結果顯示，當除嵌合壓力 P1=0.15MPa 出現較大變化 外，P2、P3 及 P4 呈現較小之變化，且屬同一範圍區間變化，相 對於標? 件之固定常數，有利於量產量測中，補償常數之補正；
為求實驗推論更加嚴謹，將資料予以統計分析如下：
3.7.3 統 計 分 析
1. S11 參數量測值分析：
表 3.3 嵌合壓力與 S11 敘述統計
95% Confidence Interval
N Mean Std.
Deviation
Std.
Error Lower Bound Upper Bound P1 20 -12.1345 .19226 .043 -12.224 -12.045 P2 20 -11.8645 .13582 .030 -11.928 -11.801 P3 20 -11.8125 .14407 .032 -11.880 -11.745 P4 20 -11.8290 .14487 .032 -11.897 -11.761
(
α =
0.05)P1之平均數=-12.13，標? 差=0.19 資料分配較其它三組分散且誤 差=0.043，較其它三組之0.30~0.32偏高，以下就四組資料之平均 數，以 單因子變異分析(重複量數分析)，進行 兩兩相比之成對比
較，並檢驗其平均數是否為顯著差異。
表3.4嵌合壓力與S11成對比較表
Mean Difference (I-J)
Std.
Error
Sig. 95% Confidence Interval for Difference
(I) S (J) S Lower Bound Upper Bound
1 2 -.270 .050 .000 -.374 -.166
3 -.322 .056 .000 -.440 -.204
4 -.306 .059 .000 -.429 -.182
2 1 .270 .050 .000 .166 .374
3 -5.200E-02 .046 .270 -.148 4.371E-02
4 -3.550E-02 .049 .473 -.137 6.606E-02
3 1 .322 .056 .000 .204 .440
2 5.200E-02 .046 .270 -4.371E-02 .148
4 1.650E-02 .038 .670 -6.329E-02 9.629E-02
4 1 .306 .059 .000 .182 .429
2 3.550E-02 .049 .473 -6.606E-02 .137
3 -1.650E-02 .038 .670 -9.629E-02 6.329E-02
結果一如原先之趨勢，顯示 P1 對 P2、P3 及 P4 皆呈現顯著，
達到 p=0.000<0.05 之顯著水? 、因此判定在 S11 之量測結果，P1 與其餘三組有明顯差異；P2、P3、P4 之成對比較則未達顯著水 準，平均數無明顯差異。
依照P1、P2、P3之總平均數-0.23為 補償常數之補正量，得到 修正後之S11參數量測值，如下表，其平均數已達標? 件-11.6之 參考準位，標? 差仍維持原來之分配集中度。
表 3.5 調整後嵌合壓力與 S11 敘述統計
N Mean Std.
Deviation
Std. Error Mean P2A 20 -11.6342 .13607 .03043 P3A 20 -11.5815 .14351 .03209 P4A 20 -11.5984 .14377 .03215
2. Phase Angle 參數量測值分析：
敘述統計與成對比較結果如下:
表3.6嵌合壓力與Phase Angle之敘述統計
Mean Std. Deviation N
P5 175.1500 2.87045 20
P6 175.7000 2.43007 20
P7 175.1500 2.53969 20
P8 174.3500 2.39022 20
表 3.7 嵌合壓力與 Phase Angle 成對比較表
Mean Difference (I-J)
Std.
Error
Sig. 95% Confidence Interval for Difference
(I) P (J) P Lower Bound Upper Bound
1 2 -.550 .793 .496 -2.210 1.110
3 .000 .808 1.000 -1.691 1.691
4 .800 .881 .375 -1.045 2.645
2 1 .550 .793 .496 -1.110 2.210
3 .550 .809 .505 -1.144 2.244
4 1.350 .818 .115 -.363 3.063
3 1 .000 .808 1.000 -1.691 1.691
2 -.550 .809 .505 -2.244 1.144
4 .800 .635 .223 -.529 2.129
4 1 -.800 .881 .375 -2.645 1.045
2 -1.350 .818 .115 -3.063 .363
3 -.800 .635 .223 -2.129 .529
在Phase angle之量測結果， P1、P2、 P3與 P4之成對比較皆未 達顯著水準，平均數無明顯差異。故壓力變化對相位角量測值之 敏感程度較低。
3.7.4 實 驗 結 論
在 Phase angle 之量測結果雖與不同嵌合壓力無顯著差異，
但較合適之嵌合壓力，係取決於最惡劣之情況，故以 S11 參數量 測之分析結果，選擇 0.20 至 0.30MPa 嵌合壓力，作 為量產之製 程參數，以維持量測數據之穩定? 位。