Page 7 - 異質整合當道 材料接合應力強度備受矚目

材料中Underfill的流變特性，以及金屬銅、介電材 料等的接合應力強度。
SPOTLIGHT
(來源:Microelectronics Reliability 47(12):1958-1966)
圖2:添加劑的含量對於Underfill流變特性的影響。
(來源:Microelectronics Reliability 47(12):1958-1966)
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如何量測Underfill材料流變特性:動態剪 切流變儀
材料的流變特性，主要用來描述材料受到應力 後 產 生 流 動 或 形 變 行 為，對 於「 流 體 」而 言，常 用「 黏 度」來表示流體受力後流動的難易程度;而對於「黏 彈體」則使用「儲存模數」(Storage module)，以及 「耗散模數」(Loss module)表示。可透過動態剪切 流變儀來進行試驗。
在FCP製程中，Underfill是用來填充晶片與基 材中間的空隙，其通常是由環氧樹脂(Epoxy)作為基 材並添加矽粒子降低填充劑的熱膨脹係數。首先將 Epoxy塗抹在晶片的邊緣，再透過毛細作用讓材料 自動滲透到覆晶晶片的底部，之後再加熱予以固化。
圖1:三種不同的Underfill於25°C下的黏度曲線。
為了降低製程時間及增加生產力，新一代的 Underfill黏度越做越小，然而此方法對於添加物的 懸浮穩定造成負面的影響，添加物於黏度較低的材 料中易於沉降。因此，如何克服填料沉降，以及減少 空隙的出現為一重要的議題。
以下為利用流變儀，探討三種不同的底部填充劑 (Underfill A、Underfill B，以及Underfill C)的流動 特性。圖1為此三種材料的黏度曲線，由結果可發現此 三種填充劑的流變特性非常不同，Underfill A為「牛 頓流體」、Underfill B和Underfill C則於高剪切力下 呈現「剪切增稠」行為。除此之外，三款Underfill皆具 有「降伏應力」(Yield Stress)。
綜合實驗結果可發現，Underfill中添加劑的含 量多寡對填充劑的流變行為有非常顯著的影響，如 圖2所示，在添加物含量在40%以下時，Underfill呈 現「牛頓流體」的流動行為;當添加物含量大於60% 後，Underfill的黏度會隨著剪切力的改變而改變;當 添加物含量高於73%以上後，在剪切速率大於51/s後， 黏度會隨著剪切率的上升而上升，呈現剪切增稠的流 變行為。此外，具有降伏應力，以及快速的流動特性的 Underfill能降低填充劑沉降發生的機率。
如何量測異質整合材料間的附著能力與結合 強度:壓/刮痕測試儀
異質整合技術涉及到將具有不同特性的材料整合 在 一 起，因 而 材 料 與 材 料 之 間 的 附 著 能 力，以 及 結 合 強 度為影響元件可靠度的重要因子之一。
壓痕測試技術為可精準測量出薄膜、塗層，以 及塊材的機械特性方法。不論是軟質(Soft)、硬質 (Hard)、具脆性(Brittle)亦或具延展性(ductile)的
2022年8月 | www.eettaiwan.com