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利用球加載環測試法評估薄矽晶片之彎曲強度:實驗、理論與模擬分析

為了解決Smax必裝的問題，作者劉星語 這樣論述：

近年來電子產業發展迅速，因應而生的3D IC、2.5D IC構裝等新技術慢慢被使用在產品上面，因此，構裝體內部薄型矽晶片的彎矩強度對於良率與可靠度而言相當重要。本論文擬使用理論與有限元素法，針對六種不同的厚度的矽晶片在球加載環測試法(Ball-on-Ring, BoR)下作詳盡的力學分析，並了解幾何非線性(Geometric nonlinearity)的發生原因與影響，再對現有厚度的試片進行實驗測試並配合有關計算，以求得其彎曲強度。本研究發現在BoR測試方法中，其試片張應力是由於試片上下產生的力矩不同所造成，且當測試在線性範圍時，最大張應力的大小會受到環半徑與試片半徑比值的不同所產生懸垂效應

(Overhanging effect)的影響。進一步考量厚度與接觸機制時，發現從160 um的試片開始，當荷重大於一定值會出現幾何非線性，此時試片上方的Sy加載應力最大值之偏移造成其試片最大張應力(Smax)下降。並得知影響其幾何非線性有兩個因素：當加載球半徑(rp)越大時以及試片的厚度越薄時，其非線性行為也越明顯。由於BoR測試方法的理論公式只能計算其線性範圍的應力，而處於非線性階段時就必須以有限元素法來分析並計算其應力值。故針對這個問題，本篇論文已成功利用有限元素法分析結果建立非線性階段時的彎矩強度擬和曲線計算公式。並計算實驗所得之結果，代入韋伯分佈統計公式後，可以得知兩種厚度為110

um與160 um之矽晶片對應的特徵彎矩強度分別為2948 MPa與2011 MPa。