利用材料放置於一幾何形狀皆被定義好的系統中(例如: 錐板量測系統、同心圓柱量測系統)，
藉由精密的馬達控制系統，給予材料一預設的剪切應力，量測材料所相應產生的剪切應變，
可得到材料的相關流變特性包含儲存模數、耗散模數、或者阻尼因子。除此之外，由於流變
儀可搭載不同的控溫系統，除了了解材料的本質特性以外，亦可用來模擬材料於製程中受力
下的流變行為變化。
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。
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，如何克服添加
物沉降 (filler settling)以及減少空隙 (void)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，圖一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皆具有一「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
圖二所示，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5 1/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。
二、 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。
壓痕測試技術為一可精準測量出薄膜、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)的材料，其力學特性包含硬度 (Hardness)、彈性
模數 (Elastic modulus)、彈性和塑性功 (Elastic and plastic work)或是蠕變 (Creep)特性等皆可得到。
傳統的壓痕測試方法為透過一已知幾何形狀的壓頭 (indenter)，於材料表面上施加預設載荷 (Load)
壓入材料，並藉由測量壓痕塑性變形面積得到材料的硬度。然而，在微米及奈米的尺度下，由於
產生的壓痕很小，不易準確地測得壓痕面積，用傳統的測試方法無法得到微米/奈米材料的硬度。
因此，微米/奈米壓痕測試儀具有精密的應力和深度感測器，可精準地控制壓頭進行載入與卸載的
過程，並於過程中同時記錄載荷及壓入深度。透過圖三所示之「連續荷載－壓深曲線」並通過理
論模型，可計算出材料的力學特性。
此外，若要量測塗層的附著力和結合強度與抗刮能力，刮痕測試儀為一公認的塗層材料測試方式。
利用一已知形狀的鑽石壓頭壓在待測表面上，當待測樣品以預設的速度移動時，壓頭會於待測表面留下刮痕(如圖四所示)。於下壓過程中，若施加在壓頭的載荷為一恆定值，可測試材料刮痕硬度或是抗刮能力；若施加在壓頭的載荷逐漸增加，並於此過程中同時記錄正向作用力與磨擦力、下壓深度以及聲波訊號的變化，則可用來了解材料的附著能力。
圖四：刮痕測試儀原理示意圖
(Ref. Anton Paar presentation)
利用刮痕測試儀來研究異質材料間的附著能力已廣泛地被應用在汽車以及顯示面板產業中，
舉例而言，圖五為利用刮痕測試儀，測試智慧型手機面板玻璃的抗刮能力，此玻璃表面具
有厚度約為 100 奈米 (nm)的氧化鋁保護層，實驗中採用半徑為2微米 (μm) 的球錐形狀
(Sphero-conical)刮頭，刮頭的最大載荷力量為50 毫牛頓 (mN)。
圖六(左)為於玻璃表面創造出的刮痕及其失效模式，圖六(右)為正向作用力與下壓深度
(Pd)、殘留深度 (Rd)以及磨擦係數 (CoF)的變化，在臨界載荷位置(大約44毫牛頓)，
可觀察到塗層失效行為，與此同時，可觀察到下壓深度、殘留深度以及磨擦係數亦
有顯著的變化。若要得到具有良好附能力的塗層，臨界載荷位置越大越好。
