第三章 實驗方法與步驟
3.1.5 關機步驟
(1).關掉Wire Bonding 打線機之加熱平台加熱開關。
(2).關掉超音波震盪器之電源開關。
(3).將打線完成基板(物體)取下，並整理與清潔Wire Bonding 打線機的工 作平台與工作環境。[30]
3.2 電容阻抗量測設備規格與操作 : 3.2.1 電容阻抗量測設備規格介紹 :
圖 3.12 電容阻抗量測設備圖示
圖 3.13 電容阻抗量測設備規格圖示[27]
30
3.2.2 量測方式&步驟 :
(1).將使用打線機作業完之成品，將基板兩端使用探針連接到 4284A 電容正 負兩端(圖 3.13)方可進行量測(圖 3.14)。
圖 3.14 4284 接上導線圖示
圖 3.15 量測圖示
(2).打開電源後確認設定項目為模式、固定電壓、調整頻率(圖 3.15)開始量 測，首先調整模式至 CP-RP(圖 3.16)
31
圖 3.16 量測前設定圖示
圖 3.17 量測前設定選項圖示
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圖 3.18 變更設定選項圖示
圖 3.19 手動變更設定圖示 調整頻率以及電壓都相同的方式，分別是
1.機台內設定的上升下降做調整 或是 2.手動輸入數值後ENTER 即可生效
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第四章 銲線結合條件與電性變化
以指數形式表示，
4.3 量測架設 :
4.3.1 儀器介紹
MEI 892Z 手動打線機、HP4284A、導線；步驟如圖 4.1 示意圖。
圖 4.1 量測架設示意圖
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4.3.2 模型分析
圖 4.2 RCL 模型分析
模擬基板銲線後的型狀推測呈現的 RC 電路會呈現如圖 4.2 一樣，在銲線上產生 的電阻與在接面產生的電容為本次論文主要的量測數據。
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4.4.PVC 基板單線、雙線比較 :
4.4.1 單雙線分析
使用 PVC 基板圖 4.3 測試比較 150°C下的單線和雙線銲線結果做驗證。
圖 4.3 PVC 基板-金銅接面
ZC
圖 4.4 150°C 單雙線 FR-ZC 曲線
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ZR
FREQUENCY : 1KHZ～100KHZ LEVEL: 2V
39
ZC
圖 4.6 高低溫 FR-ZC 曲線
ZR
圖 4.7 高低溫 FR-ZR 曲線
40
從溫度-頻率曲線發現溫度越高電容越高，可是阻抗在 160°C 時呈現最小 值，將圖面以溫度做為 X 軸來分析可以得到圖 4.7 和圖 4.8
ZR
OC
圖 4.8 PVC 高低溫°C-ZR 曲線
ZC
OC
圖 4.9 PVC 高低溫°C-ZC 曲線
41
可以很清楚的發現無論是電容和阻抗在 160°C後有一個明顯的轉折，依據銲 線原理綜和歐姆定律以及高斯定律判斷，當電壓源固定時在 170°C有最大電流通
過故可得到最小阻抗，根據 可知面積(A)上升 C 值會相應的 變高，而逐漸升溫銲線接面可能會受熔融狀態影響、此時面積(Ａ)再次下降因此 電容值降低電阻值飆高。
4.5.陶瓷基板比較 :
4.5.1 無銲線分析
HP4284A 量測設定為 FUNCTION : CP-RP FREQUENCY : 1KHZ LEVEL: 2v固定電壓為 2v 後調升頻率從 1K-100K 觀察空白基板變化
ZC
圖4.10 空白基板FR-ZC曲線
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ZC
圖4.11 空白基板FR-ZR曲線
圖4.10、圖4.11在無打線的狀況 可測得空白基板本身為絕緣體，所以在通 電後會造成一極微小的寄生電容，由於為絕緣體未銲線狀況下無導通故無阻抗。
4.5.2 單線
MEI 892Z 手動打線機基本設定為 輸出功率: POWER 2
震盪頻率: TIME 2 溫度: 150°C
HP4284A 量測設定為 FUNCTION : CP-RP FREQUENCY : 1KHZ LEVEL: 2v
固定電壓為 2v 後調升頻率從 1K-100K 觀察變化
43
ZC
圖4.12 單線FR-ZC曲線
ZC
圖4.13 單線FR-ZR曲線
44
在圖4.12以及4.13中可以看出CP曲線與RP曲線是呈現反比狀態，在提升頻率 至高頻的時候可發現Zc=1/wc 所以Zc下降，但頻率上升、電壓也受影響些許升 高，故因此電阻有略微上升。
4.5.3 綜合比較
ZC
圖4.14 綜合FR-ZC曲線
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ZC FREQUENCY : 1KHZ LEVEL: 2v
固定電壓為 2v 後調升頻率從 1K-100K 觀察變化
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ZC
圖 4.16 高溫單線 FR-ZC 曲線
ZR
圖 4.17 高溫單線 FR-ZR 曲線
在圖4.16以及4.17中可以看出CP曲線與ZR曲線是呈現反比狀態，提升頻率至 高頻的時候可發現符合電容阻抗理想公式Zc=1/wc、所以Zc下降。
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4.5.5 升溫綜合比較
接著綜合比較升溫前後曲線差異
ZC
圖 4.18 綜合比較 FR-ZC 曲線
ZR
圖 4.19 綜合比較 FR-ZR 曲線
將溫度上升至 250°C 後發現同頻率高溫下的電阻值較小、但電容值較大，研
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判在升溫下的接合面可能與原先 150°C 下銲線接面相比較起來，高溫 250°C 接面 FREQUENCY : 1KHZ LEVEL: 2v
固定電壓為 2v 後調升頻率從 1K-100K 觀察變化
ZC
圖 4.20 低溫單線 FR-ZC 曲線
49
ZR
圖 4.21 低溫單線 FR-ZR 曲線
在低溫下進行銲線後量測的電容和電阻值在150°C及250°C有一樣的趨勢，當 頻率越大則電容越小、電阻越大，從圖 4.20和圖 4.21中可看出兩者之間呈現相 反的趨勢。
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4.5.7 降溫綜合比較
接著綜合比較升降溫前後曲線差異
ZC
圖 4.22 綜合比較 FR-ZC 曲線
ZR
圖 4.23 綜合比較 FR-ZR 曲線
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將溫度從 100°C～250°C 畫成曲線後可發現同頻率高溫下的電阻值較小、但 電容值較大，而降溫的電阻值大於、而電容值低淤高溫狀態，研判在高溫下的接 合面與低溫比較起來是較優良的接面，後續驗證溫度到 300°C 後驟降，可確認 250°C 是一個相對較優良的溫度。
4.5.8 陶瓷基板綜合分析
從不同材質的兩種基板看起來，在電容及電阻上的趨勢和變化是相同並且可 以分別找出材質最適合的銲線溫度，從圖 4.24、圖 4.25 可看出來陶瓷基板在較 高的溫度下可得到較佳的銲線接面，電阻值可得到對低點對應電容值到達最高 點。
ZC
OC
圖 4.24 陶瓷高低溫°C -ZC 曲線
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ZC
OC
圖 4.25 陶瓷高低溫°C -ZR 曲線
比較與 PVC 基板的差異，陶瓷基板相對的可以在較高溫區域得到最低的電阻 值，而 PVC 基板較適用 200°C以下的作業環境，並可確定此實驗方式能得到可靠 且穩定的數據。
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4.6 比較數據
圖 4.26 銲線條件與拉力推球值比較[31]
為驗證電性的量測結果與實際參數互相匹配吻合，可以從圖 4.26 看出來，
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55
互相條件相同的情況下溫度高的拉力推球值會較低的數值高出許多，而在溫度 160°C～180°C 中可得到相對與高低溫更好的拉力推球值，這也與第一個實驗所 得出的電性結果相符合，判斷為一可行的量測手法。
4.7 應用
左圖為一般產品設計時的 Lay Out 圖面，根據腳數和 PAD 數設計打線時的順 序以及距離還有位置，右圖為增加 Test Key 的位置，材質以符合產品的材質為 主，可設計為產品的前兩條銲線，對產品作業影響就可降低並且在 Moding 後也 不需切片拆開，只要接電就可測量此種材質以這樣的作業參數銲線在 Moding 後 接面是否會產生其他變異。
圖 4.27 模擬 LAY OUT 圖面
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57
58
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