【毕业学位论文】有限元素与田口法探讨覆晶球柵阵列构装体之最佳化疲劳寿命

中 華 大 學 碩 士 論 文 有限元素與田口 法探討覆晶球柵陣列構裝體 之最佳化疲勞壽命 of 所 別 : 機械 工程學系 碩士班 學號姓名 : 劉鈞旗 指導教授 : 陳 精 一 博士 中 華 民 國 100 年 8 月 i 中文摘要 本研究利用有限元素法 探討三維 大尺寸 覆晶式錫球陣列 (構裝全域模型在等溫熱循環 負載 測詴 (下其機械應力與機械應變的行為 ， 並 進一步 在錫球最易破壞的位置 建立 次結構模型技術 (以分析錫球潛變行為及預測疲勞壽命 ， 並經由使用實驗計畫法 ( 採用最 穩健設計的田口式直交表 137) 實驗計畫法 ， 來找出重要幾何參數的水準位置 ，以得到最優化的尺寸參數。 對於 低鉛共晶銲錫 (637力學行為 ， 使用 葛拉佛拉阿瑞尼阿斯潛變模式 (配合有限元素分析 法 軟體在三維模型 下 ， 探討大型封裝體 在 0 C 至 100 (三週次負載下應力與應變反應 ， 將其應變範圍 代入 提出 勞壽命預測公式求得焊錫之疲勞壽命。 最後 利用最穩健的田口實驗方法來配置實驗參數， 探討各結構材料如散熱蓋、錫球外徑、錫球高度、基板內層高度、印刷電路板厚度、晶片高度、基板外層高度、錫球上開口寬度在不同尺寸參數在等溫環境下 裝體因各材料間的熱膨脹係數不同所產生的應變及翹曲變形趨勢，進而探討錫球因 熱應力而造成的潛變趨勢及疲勞壽命的預測 ， 透過 分析結果 得知 (1) 有散熱蓋其錫球壽命較好 ; (2) 薄的基板心層及小的錫球外徑有較好的錫球壽命 ; (3) 大的錫球 高度 及錫球上開口其錫球壽命較好 ; (4) 水準 2 的印刷電路板及基板心層及晶片厚度其錫球壽命較好。 關鍵詞 ： 有限元素分析法 、 田口法 、 覆晶式 錫球陣列 、 等溫熱循環測詴 、 疲勞壽命。 is of to to of is of is to of A 131 818 in C 00 C to to of In of as to be 18(2137) up on 1) a (2) a (3) a (4) CB a 謝辭 承蒙吾師 陳精一博士的細心教導，使本論文能夠順利完成。年來吾師的諄諄教誨，讓我在學業上和待人處事上受多。同時感謝口詴委員 中華大學 倪慶 羽 教授， 黃國饒教授和工業技術研究院 涂聰賢博士對於本論文提出許多的建議和指正，使本論文加充實完整。 在碩士年的求學過程，感謝建偉、智宏、翔硯及所有 驗室的同學陪我度過年的求學的時光，使我的研究所生涯加豐富。最後，僅將本論文獻給我最親愛的家人，感謝父親 劉雪光、母親 羅桂英士和哥哥姊姊給我的支持和關懷，並感謝公司的長官 楊孟璋資深經理 及 陳國華處長的諒解及支持，讓我在忙碌的工作中撥出時間完成論文，使我無後顧之憂，並感謝 及祝福 所有關心我的親朋好友們。 節 目 錄 中文摘要 .英文摘要 .誌謝辭 節目錄 表 目錄 目錄 .符號說明 .一章 緒論 言 1 1究動機 . 究方法 . 節概要 10 第二章 文獻回顧 子構裝與有限元素分析軟體的應用 . 1 1 2口實驗計畫法的應用 三章 有限元素模型 . 域模型 24 3模型 25 3義使用元素 . .界條件與負載設定 27 3變形為 . .勞壽命預測 31 3體環境 v 31/8 全域模型的分析果 . . 33 3球次結構模擬及 錫球壽命計算 四章 田口實驗方法及設計步驟 45 4定品質特性 定控制因子及水準 定適當之直交表 48 4標函數的信號噪音比 佳設計因子組合 53 4制因子的分 55 4佳設計組合 56 4號噪音比的預測計算與模擬值的比較 佳設計參數組合求解結果 . 59 第五章 結論與未來展望 62 5較疲勞壽命值及 訊號噪音 比 較因子效應 . 63 5佳設計參數條件 預測與模擬 . .來展望 . 65 參考文獻 目 錄 表 2種品質特性的 訊號噪音比 3裝體之材料機械性質表 . 3子裝置聯合規範 . 3準尺寸條件的 錫球模擬壽命值 4制因子及其水準表 . . 4137) 直交表 48 表 4裝結構於外側錫球之疲勞壽命及應變模擬値總表 . . 4裝體之錫球疲勞壽命模擬結果總表 . . 4裝體之錫球疲勞壽命訊號與噪音比反表 . . 4制因子的分 4裝體之錫球疲勞壽命其控制因子最佳組合表 4準 條件 控制因子表 4準 條件 水準表 4準 條件 訊號與噪音表 . 4制因子最佳組合水準表 . 4佳設計參數條件的 錫球模擬壽命值 . 4準條件及最佳設計參數的 訊號噪音 比比表 . 5球壽命預測比較表 目 錄 圖 1覆晶封裝製程 ( . 1裝體照片 3 圖 1裝體側視圖 4 圖 1柵陣列示意圖 4 圖 1尺寸覆晶球柵陣列封裝體熱 曲現象 . 1裝整體模型 . 1體分析流程 10 圖 3構裝結構剖面示意圖 3裝結構尺寸圖 19 圖 3 . 31/4 球柵陣列錫球配置及錫球壽命預測位置示意圖 3球結構尺寸圖 2 2 圖 34 顆錫球位置選取說明 . 3 . 3球之次模型示意圖 25 圖 3維八節點元素 . . 3域模型束制條件 27 圖 3度循環負載曲線圖 28 圖 3型的潛變與時間關係圖 29 圖 31/8 全域模型等效應力圖 . 31/8 全域模型錫球等效應力圖 . 31/8 全域模型錫球塑性等效應變圖 . 31/8 全域模型錫球潛變等效應圖 . 31/8 全域模型錫球彈性等效應圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球的等效應力對時間關圖 31/8 全域模型於對角第十顆錫球的等效塑應變對時間關係圖 31/8 全域模型於對角第十顆錫球的等效應變對時間關圖 31/8 全域模型於對角第十顆錫球的等效潛應變對時間關係圖 31/8 全域模型於對角第十顆錫球的應力與應變之遲滯曲圖 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應力對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應變對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應力與應變之遲滯曲線圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應力對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應變對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應力與應變之遲滯曲線圖 . 31/8 全域模型於對角 第十顆錫球 向應力對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應變對時間關係圖 . 31/8 全域模型於對角第十顆錫球 向應力與應變之遲滯曲線圖 . . 3結構模型 77 錫球位置求解結果圖 . 3結構模型 88 錫球位置求解結果圖 . . 3結構模型 99 錫球位置求解結果圖 . . 3結構模型 1010 錫球位置求解結果圖 . . 4口式實驗計畫法實驗步驟 . 4裝體之錫球疲勞壽命訊號與噪音比反應圖 . 4最佳設計 參數幾何尺寸條件的 1/8 全域模型等效應力圖 . 4最佳設計參數幾何尺寸條件的次模型 77 錫球位置等效應力圖 . 4最佳設計參數幾何尺寸條件的次模型 88 錫球位置等效應力圖 . 4最佳設計參數幾何尺寸條件的次模型 99 錫球位置等效應力圖 . 4最佳設計參數幾何尺寸條件的次模型 1010 錫球位置等效應力圖 . 5控制因子壽命預測比較趨勢圖 .x 符 號 說 明 , 等效楊氏係數、浦桑比、熱膨脹係數 s , s 焊錫楊氏係數、浦桑比、熱膨脹係數 u , u 底膠楊氏係數、浦桑比、熱膨脹係數 h 焊錫成形高度 1r , 2r 晶片及基板上之墊片半徑 0r , 0z 弧線中心座標 弧線半徑 焊錫體積 單顆銲錫之反作用力 一大氣壓下銲錫之表面張力 效應力 50 測詴個數 50 % 損壞的壽命 , 相鄰個 累積等效非彈性應變增量 等效潛變應變率 塑性剪應變壽命 為潛變剪應變壽命 疲勞壽命 C 疲勞延展指數 t 總體剪應變 總體等效應變範圍 f 疲勞延展係數 T 絕對溫度 循環週期平均溫度 f 循環週期頻率 c 潛變剪應變範圍 p 塑性剪應變範圍 非彈性剪應變範圍 等效總剪應變範圍 S/N 信噪比 1 第一章 緒論 1言 隨著科技的發展 ， 3C 產品如電腦、手機及 電子產品普遍應用於日常生活中 ， 電子相關產業的產品需求暴增 ， 其技術發展也是一日千 里 ， 使其迅速發展成為當前最熱門的產業 。 雖然這些產業是電子 、 電機的相關範疇 ， 但 這些產品的研發及製造 ， 需 運用到機械相關的知識及技術 ， 因此 這些產業發展時 ， 仍有許多機械方面的人員投入心力 ， 專研於電子產品的發展 ， 而電子構裝就是其中一項 的領域 。 由於人們對科技產品的需求 ， 進而驅策半導體製造技術的研發 ， 前段製程關鍵技術在於 計 ， 提高 I/O 密度 ， 達到多工處理 、 高效能 、 微小化目標邁進 ， 而後段製程方面 ， 電子構裝 (頇配合高複雜 ， 高密集度佈線設計 ，提供承載與保護 內部線路 ， 避免受外界環境影響破壞的保護功能 。 當 計隨著莫爾定律 (s 不斷向前發展同時 ， 為了符合 計趨勢 ， 由美國 司研發出覆晶 (封裝技術 ， 命名 製程 ， 如圖 1晶封裝製程 ， 將晶片金屬墊片上以蒸鍍方式生成焊錫凸塊 (後 ， 在另一元 件 (上則生成相對應可供焊料潤溼附著的接點 ， 翻轉晶片對 準基板上的接點 ， 以回焊 (的方法 ，同時完成所有接合 ， 由於所有焊錫凸塊均分 布 在晶片上 ， 能提供較高 I/O (數 ， 可節省接合時間 ， 有電性佳及較小構裝面積優勢 ， 可降低晶片與基板間的電子訊號傳輸距離 ， 適用在高速元件的封裝 ， 可縮小晶片封裝後的尺寸， 使得晶片封裝前後大小差不多 。 2 而 術很快的就取代傳統打線接合 ， 晶片尺寸構裝 (術隨之興起 。 在第二層級構裝方面 ， 為縮短引腳間距， 解決引腳易變形問題 ， 美國 日本 司共同開發出球柵陣列 (構裝 ， 其引腳為一組平列式錫球 ， 可增加接合強度 ， 提高製程率 ， 散熱能力佳 ， 降低成本等優點， 如圖 1示 。 圖 1其結構 剖 面示意圖 ， 晶片底面下接第一層球稱為銲錫凸塊 ， 簡稱凸塊 ，在晶片與基板間填入填膠保護 ，此覆晶封裝完成後稱為元件階層 。 而基板下方連接第二層球 ， 稱為球柵陣列 ， 將其與印刷電路板黏合 ， 其餘為散熱蓋、熱介面材料 ( 、 黏著劑 (加強環 (及印刷電路板 ( 此時的封裝體稱為封裝階層 。 所有的銲錫凸塊與球柵陣列通稱為銲錫接點或錫球 。 挑戰大尺寸 封裝體 ， 封裝尺寸大小為 27 50 晶片尺寸大小為 15 25 錫球為均勻分 布 為 600 至 1200 顆 ， 如圖 1示 ， 此大尺寸封裝的填膠於錫球對熱負載所造成的熱機行為是值得關切的問題 。 覆晶球柵陣列封裝體其受到熱負載後因各材 料件的熱膨脹係數不匹配導致球柵陣列的翹曲 ， 圖 1構裝體主要製造過程熱 曲現象 示意圖 。 在覆晶結合與填膠硬化後 ， 因 基板 膨脹係數大於晶片 ， 導致翹曲呈現哭臉形狀 。 當加散熱蓋 (時 ， 撓曲降低因散熱板會將基板從下降的彎曲拉回 。 最後封裝體的平坦度才依其他材料與結構來決定 1。 3 圖 1裝體 13 晶圓進入機台前需確認是否受污染 以電鍍或印刷植球進行銲錫凸塊製程 經迴焊製程，使錫球成型 凸塊完成後進行晶粒切割 以吸嘴吸住晶粒 背面沾上助焊膏，暫時將晶粒固定在基板上 置放完成後，進入迴焊爐內形成接合點。助焊膏的殘餘物頇以清洗劑清除 圖 1晶封裝製程 ( 4 圖 1裝體側視圖 圖 1柵陣列示意圖 圖 1尺寸覆晶球柵陣列封裝體熱 曲現象 基板 錫球 凸塊 填膠 印刷電路板 導通孔 加強環 黏著膠 散熱蓋 熱介面材料 晶片 5 1究動機 對於進階封裝技術研發目前面臨許多挑戰，構裝後的 使用狀態時所產生的熱能，由於構 裝 結構各元件的材料熱膨脹係數不同，導致構 裝 結構翹曲造成破壞，因此銲錫接點 (的可靠度仍是極為重要問題之一。 一般封裝材料被假設為彈性材料，但目前所知銲錫疲勞破 壞歸咎於因熱膨脹係數差異所引起之熱應 變， 應變疲勞主要成因為塑性應變及潛變應變 2。 針對球柵陣列型式焊錫接點疲勞壽命預測於有限元素模型建立， 常見可分為二維應變平面模型 (23,4、 三維條狀模型 (35,6、 三維完整模型 (37,8以及三維全域模 型 (3配合次模型 (技術 9。 由於 三維大尺寸 模 型 較少人做為研究，所以 本 文 以 裝體為研究對象 ，探討 各結構材料 如 散熱蓋 、 錫球外徑 、 錫球高度 、 基板內層高度 、 印刷電路板厚度 、晶 片高度 、 基板外層高度 、 錫球上開口寬度 在不同尺寸參數 在等溫環境下 裝 體因 各材料 間 的熱膨脹係數不同 所產生的應變 及翹曲變形趨 勢 ， 進而探討錫球 因熱應力而造成的潛變趨勢及疲勞壽命的預測。 6 1究方法 本文以 限元素 分析軟體建立三維模型，採用葛拉佛拉 (，透過元素形式及材料性質之設定、 3何模型的建立、網格分割及計算求解等步驟進行分析模擬，探討不同尺寸參數的封裝結構在 0 C 至 100 C 溫度循環下，應力應變及遲滯曲線等機械行為之變化情形，並將等效潛變應變範圍，以 提出的 算公式預估錫球之疲勞壽命 。 最後，採用田口氏品質工程方法中 交表，歸納出八個控制因子之影響力 ，再依照分析結果設計出最佳之尺寸參數，以有效改善 裝之可靠度，提升錫球之壽命。 1限元素分析軟體 應用 本文以 裝體為分析研究對象 ， 使用有限元素分析軟體 10， 模 擬構裝體於溫度循環測詴 (下焊錫接點的非線性熱機 (行為變化過程 ， 進而觀察其位移場 應力 及 應變趨勢 ， 求取構裝體最可能發生破壞位置 ， 再針對覆晶封裝球柵陣列之錫球再以建立次模型方式 ， 進行疊代計算 ， 作為細部分析之結果 ， 進行探討研究 並代入疲勞壽命預測公式 中計算 其 焊錫接點疲勞壽命。 7 首先建立系統構裝 1/8 全域模型 11,12 如圖 1裝整體模型 黑 線區域 ， 模擬熱循環測詴環境 ， 在 0 C 至 100 C 溫度曲線範圍內進行三次循環週期 13。 在分析時採用等溫分布 的邊界條件 ， 亦即分析時外界環境在任一溫度下與構裝體中任一點溫度相同 14， 並不考慮因熱傳效應及製造過程中的瑕疵 。 在模型結構建立部份 ， 因構裝體為對稱結構 其尺寸依照真實尺寸建立 1/8 模型並依照結構之組成 輸入相關材料參數 。在材料性質的選用上 ， 採用的材料與溫度相關的材料有填膠 ， 錫球與黏著層三項 ， 並假設錫球為彈塑性 其餘為彈性材料。 除此之外，吾人將在模型中考慮錫球材料的潛變行為，故在全域模型結構含錫球層及錫球次結構的潛變行為模擬部份只考慮穩態潛變 行模擬分析。為了瞭解錫球在溫度測詴環境下的應力 、 應變行為、潛變行為及趨勢， 吾人在此全域模型中選定第三週 次完成後產生最大應變 的位置進行錫球次結構模型分析，以上述方法求解後觀察其熱應力、熱應變趨勢對 於系統構裝破壞的影響，並 求取其潛變趨勢進而計算其疲勞壽命 ， 整體分析流程如圖 1線 所示。 對於本文分析過程進行下列假設： 1 在覆晶錫球填膠層及球柵陣列構裝層中錫球材料以 低鉛 銲錫 (637來進行疲勞壽命的探討。 2 溫度循環測詴條件依據電子裝置工程聯合委員會 所定訂標準做為溫度負載，在 0 100 C 溫度曲線範圍內進行三次循環週期， 如表 3電子 裝置聯合規範 8 3 在覆晶錫球填膠層及球柵陣列層中找出最容易產生疲 勞處再進行單一錫球之次結 構分析。 4 構裝體為等溫狀態，即環境溫度在任一時間點與構裝體內部任一位置皆相同。 5 所 有結構體皆完美接合無隙縫，不考慮製程瑕疵造成缺陷， 所有材料不因化學效應產生瑕疵。 6 初始時並無殘留應力及初始位移 。 圖 1裝整體模型 9 1口式品質工程 在 1950 年代，由田 口玄一博士所提出，為了改善實驗成本效，而發展出來的實驗設計與品質控制技術，在不失可靠度下能大幅減少實驗次數，降低開發成本及所需時間。 田口法包括三個想法： 1 產品和製程應被設計成對外來的便亦來源是穩健的。 2 實驗設計方法是一個有助於達成這個工程目標的工程工具。 3 操作在目標值上比符合規格重要。 所謂的穩健 (指的是產品或製程能表現一致在目標值上，並相對地不敏感於一些難以控制的因子。田口博士稱能達到以上三個目標的方法為參數設計(田口 博士提出運用直交陣列表 (簡稱直交表，並導入訊號 /噪音比 (S/N 作為衡量品質特性指標。首先指定實驗變數因子，決定各因子的水準，將實驗結果由平方和 (計算 ， 變異數分析及 F 檢定，以求得各因子對目標函數的影響程度。運用此方法可解決上述的問題，並簡化實驗數目。 因田口式實驗計畫法可以使用最少的實驗次數 ， 掌握最佳變化之機制。為了找出在多種材料層間及各種不同幾何尺寸的搭配下最佳化的錫 球壽命 ， 故本研究應用田口式實驗計畫法 ， 整體分析流程 如 圖 1示 。 10 圖 1體分析流程 1節概要 本論文共分為五章，第一章為緒論，包含前言、研究動機及研究方法流程； 第二章為文獻回顧，介紹 電子構裝與有限元素分析軟體 應用及田口實驗計畫法的 相關參考文獻； 第三章為有限元素模型 的應用及說明 ； 第四章田口 實驗設計方法 ，包含研究方法詳述及使用相關公式簡介；第五 章為 結果討論 ，包含分析結果進行驗證及總結研究結果 ， 最後為未 來 的 展望 。計算 訊號噪音比 並比較出最佳尺寸組合 。 分析其應變， 代入疲勞壽命計算公式 各組 取 不 同位置 的錫球 做錫球次結構模擬 ，主要目的在 最大應力的位置進行錫球次結構模型分析以 求得 熱應力、熱應變趨勢 各組做 全域模型建立與分析 求解 選擇 交表 設計八項控制因子 定義三種水準 依 交表將八項控制因子及 三種水準分成十八組全域模型尺寸 11 第二章 文獻回顧 2子構裝與有限元素分析軟體 應用 電子構裝的發展已有一段時間 ， 發展出許多不同型式的構裝型態 ， 但是都面臨相同的問題。由於構裝體內部各個元件間的熱膨脹係數的差異，使得構裝在製造過程中 ， 或是在使用時都會因環境溫度改變而產生各元件間熱變形量不一，衍生出翹曲 、 各材料層 脫層及 在高溫下之應變 與應力 行為 ， 這些問題可能造成晶片、膠體及錫球等的破壞，使電子構裝失效。 利用有限元素 法 探討 裝 其錫球 在溫度循環負載作用下之每個循環的累積潛變應變與累積潛變應變能密度的特性 ， 研究應力 進而討論 對 錫球 疲勞壽命的影響 的文獻 很多 8, 12 賴俊諺 9 在對於錫球的潛變行為，使用 變模式模擬錫球潛變狀態，並將其結果代入疲勞壽命公式以進行可靠度分析。最後將所得數據相互 比對其趨勢 、潛變行為及疲勞壽命，進行分析與討論 。 邱建嘉 15 元件間材料性質的差異，為造成構裝體變形的主因；就錫球部分而言，最大等效應變範圍值均發生在離模型中心最遠處 (構裝體最外側錫球與晶片接合面處 )，也是最容易造成疲勞破壞處。在可靠度分析上，考慮多種不同的幾何對稱模型，依 C 125 C 之熱 衝擊 詴驗 (模擬，以疲勞 12 曾穗卿 16 採 用葛拉佛拉 過 何模型的建立、網格分割及計算求解等步驟，進行分析模擬。探討不同材質的封裝結構在 C 110 C 溫度循環下，錫球之疲勞壽命、應力應變及遲滯曲線等機械行為之變化情形。以等效潛變應變範圍代入 算公式，預估錫球之疲勞壽命。 李振忠 17 對於銲錫力學行為，考慮其雙線性硬化塑性應變及 變效應探討銲錫在 0 C 至 100 C 熱循環測詴三週次負載下 應力與應變反應，將其應變結果代入 勞壽命預測公式求得銲錫之疲勞壽命 。 陳俊龍 18 以 637實驗對象，藉由有限元素分析 體的幫助，針對 C 到 120 C 的溫度循環所造成的熱應力做疲勞分析，並加入材料潛變的效應，可得到不同分析模型之疲勞壽命，從而看出幾何參數如錫球直徑、錫球高度之影響。 2006 年 19 探討三維大尺寸之 限元素模型，錫球材料採用低鉛 63及無鉛錫球 (疲勞壽命預測分析，封裝體受熱循環後採用 式預測壽命。考慮因素包含散熱蓋材料、晶片尺寸、加強環的距離。以第二層錫球顯示無鉛錫球的受命大於 壽命，而散熱蓋則會降低壽命，薄的晶片有較佳的壽命，而加強環的距離對壽命沒有太大影響。 2007年 20 提出填膠層可降低晶片、凸塊與基板之間熱膨脹係數不匹配所產生的應力，除此之外可保護晶片受外界濕氣與水氣影響。填膠材料是利用毛細流動 (行為，對大尺寸封裝體而言該毛細行為將面臨考驗，例如填膠時間與穿孔。塑膜填膠 (對單一晶片而言，可使封裝體凸塊及第二層錫球有較 13 低應力，以及較低的熱效應。 2008 年 21 等人針 對大尺寸 討填膠材料的改變對整體的可靠度，低 可降低 處的應力，高 高揚氏係數可增加凸塊疲勞壽命，但同時也會造成較大的撓曲，並假設凸塊對球柵陣列影響不大，可忽略將凸塊與填膠建立等效層。同年 人 22 探討 裝中，覆晶元件階層中同散熱蓋對熱效率的影響與凸塊的可靠度。利用 裝軟體進行熱效率模擬，結果顯示使用散熱蓋時熱效率可提升 30 %。並建立四分之有限元素模型，於全域模型中建立方形凸塊與次模型技巧考慮全部材料為線性，參考溫度為 125 C。 由於加上散熱蓋可增加結構剛性，當考慮散熱蓋時，基板翹曲可減少50 %。次模型結果顯示有散熱蓋時， 力較大，且受命降低。 綜觀以上文獻，晶片與基板之間的銲錫凸塊，其形狀與間距非常小，並 由 填膠 保護，因此 填膠 材料的性質對於銲錫凸塊之疲勞壽命有著重要之影響，封裝後的錫球為 件中非常複雜的元素之，其機械性質為 一與溫度有關之非線性行為，而其中潛變為其重要的考慮因素之。錫球的破壞 許多學者以實驗的方法，利用其數據提供簡化之數學模式被用於探討 件中受負載後其機械行為。然而錫球潛變特性，及其他機 械行為會隨著詴件的大小而改變，微小錫球的機械反應與較大的詴件， 有不同的結果。根據文獻顯示，這些簡化數學模型被用於 球的可靠度分析，可提供其正確性預估。 14 2口實驗設計 法 (的應用 田口玄一 (博士發展一透過實驗進行系統參數最佳化設計的方法 ， 其主要基本理念是找出製程的因子 (與變動水準 (, 透過實驗方法 ， 求得適當的因子、 水準組合 ， 使其品質損失最低 ， 進而使產品之品質提升 ， 且田口理論具有穩健性 ， 故田口理論廣泛地被使用在各種製程中 。 廖世謨 24 講授田口式品質工程課程田口方法介紹中 ， 特別提出 田口品質之哲學 (三項重點 : 1 產品品質是設計出來的 ， 而非檢驗出來的 。 2 高品質產品即是與目標函數差異最少之產品 ， 且對不可控制之外在環境因素具免疫力之產品 ， 即強韌性或穩健性 (。 3 對標準值之差異 ( 且損失可由整個系統量測的值越小越好。 田口博士認為使產品品質特性產生變異的因子稱為誤差 因子 (或干擾因子 ( 可歸納為四 : 1 外部來的雜音 (2 內部來的雜音或劣化 (3 產品間的變異 (4 因位置、方位或時間不同所引發的變異 李輝煌 25 發現田口方法是以實驗的手段來決定設計參數 ， 其設計目標是尋求最佳的產品 (或製程 ) 機能 (性能 )， 並維持此一機能的穩健性 (即受干擾因子的影響減至最小 ， 故 田口方法又稱為穩健品質設計法 ( 15 田口方法是以實驗的方法來決定設計參數。此處的實驗是廣義的 ， 可能是實驗室的實驗、工廠生產線上的實驗、或者是電腦模擬實驗。而設計 參數可能是生產製程參數 ， 或者是產品的設計參數。為了減少實驗的次數 ， 田口方法依控制因子及水準數目選用了適當的直交表。 曾穗卿 16 採用田口氏品質工程方法中 交表，歸納出八個控制因子之影響力，再依照分析結果設計出最佳之參數，以有效改善 裝之可靠度，提升產品的品質 ， 陳俊龍 18 利用田口品質工程的方法，以 直徑、高度參數再加上上錫球開口以及下銅墊厚度共四個因子做 交表的詴驗，找出了各個參數對疲勞壽命之貢獻度 以 到錫球之最佳幾何外 型。 李國安 26 經由實際操作 板製程的工程與技術人員透過要因分析法，分析防焊綠漆 (和電鍍鎳金 (u 二個影響錫球接著強度的關鍵製程，找出影響的主要因子。接著利用田口所發展的參數設計方法，以錫球接著強度為品質特性，選擇以三水準為主體的實驗配置架構，配合內、外側直交表的配置，利用望大特性和信號雜音比進行資料分析。研究結果顯示，此分析方法可成功獲得較佳的生產條件，利用此條件可以幫助 板製程技術的穩定設計，獲致最佳的錫球接著強度，以提升 板出貨後的品質信賴度。 黃冠智 27 為了解不同封裝模型的疲勞壽命受熱循環測詴下的影響，規劃包含五 個因素分別為高溫恆溫溫度、低溫恆溫溫度、升溫和降溫率、高溫恆溫時間和低溫恆溫時間，具有四個水準的