NCP 적용 플립칩 패키지의 신뢰성에 미치는 공정변수의 영향 :Effect of process parameter on the reliability of NCP bonded flip chip package

정은택

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정은택 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 김목순

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

NCP 적용 플립칩 패키지의 신뢰성에 미치는 공정변수의 영향

정은택 신소재공학과 2014.01 학위논문

2013

NCP 적용 플립칩 패키지의 공정변수에 따른 접합부 변형 메카니즘 연구

정은택 , 김정한 , 김목순 외 1명 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 2013.11 학술대회자료

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전자패키징은 저가격화 및 접속피치 미세화와 전기적 성능 및 신뢰성을 향상시키는 방향으로 발전해 왔다. 플립칩 패키징 기술은 와이어 본딩기술에 비해 전기적 특성 및 방열성이 우수하고, 실장밀도 및 I/O 개수의 증가 등과 같은 장점으로 인해 모바일 전자기기에 대한 적용이 증가하고 있다. 플립칩 패키징의 접합소재로는 솔더, ICA(Isotropic Conductive Adhesive), ACA(Anisotropic Conductive Adhesive), NCA(Non Conductive Adhesive) 등과 같은 다양한 접합소재가 사용되고 있다. 접속피치의 미세화에 따라 솔더 및 언더필을 사용하는 C4공법보다는 ACP 및 NCP 등의 접착제를 이용한 플립칩 패키지의 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나 NCP가 적용된 플립칩 공법은 보이드나 접착제 트랩 현상으로 인해 접착강도가 약해지고 전기 전도성이 떨어지게 되며 delamination의 문제점을 유발 시킬 수 있다. 본 연구에서는 플립칩 패키징용 NCP 포뮬레이션을 최적화하고, 공정 변수에 따른 패키지의 접합부 특성을 평가하였다.
패키지는 면적 5x5㎜, 두께 650㎛의 실리콘다이에 Cu/Sn-Ag pillar bump를 전해도금으로 형성하였으며, ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 표면처리된 플렉서블 기판을 사용하였다. 접착소재로는 에폭시 레진과 산무수물계 경화제, 이미다졸계 촉매제 및 기능성 첨가제를 직접 포뮬레이션한 NCP와 H사의 상용 NCP 두 가지로 정하였다. 본딩 조건은 접합 하중, 접합 온도을 달리하여 공정을 최적화하였다. NCP의 물성과 경화거동을 최적화 하기 위해 DSC(Differential Scanning Calorimeter), TGA(Thermogravimetric Analysis) 등의 열분석장비를 이용하여 확인하였으며, 본딩 후에는 SEM을 통해 접합부를 관찰하였다.

#Flip chip #NCP(Non-conductive paste) #adhesive #process parameter #COF(Chip-on-Flex) #Shear strength #reliability

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 3
2.1 마이크로 전자패키징 기술 3
2.1.1 전자패키징 연구동향 3
2.1.2 전자패키징 분류 4
2.1.3 Flexible electronics 연구동향 6
2.1.4 플립칩 기술 8
2.1.5 칩본딩 공법 10
2.1.6 Cu pillar bump를 이용한 접합기술 14
2.2 전자패키징용 접착제 15
2.2.1 베이스 레진 선정 16
2.2.2 에폭시(epoxy)의 특성 17
2.3.3 에폭시계 adhesive 성분설계 18
3. 실험방법 26
3.1 Test Si chip 제작 26
3.1.1 Si chip 디자인 26
3.1.2 사진식각 공정 26
3.2 Test board 제작 30
3.3 미세 범프 형성 32
3.3.1 Cu pillar 범프 형성 32
3.3.2 Sn-Ag 솔더 범프 형성 32
3.4 Si chip과 FPCB 접합 공정 36
3.5 접합부의 기계적 특성평가 38
3.6 신뢰성평가 38
3.7 접착제 포뮬레이션 39
3.8 열분석 40
3.8.1 DSC측정 40
3.8.2 TGA측정 41
4. 결과 및 고찰 42
4.1 칩 제작 및 미세 범프 형성 42
4.1.1 Cu pillar 범프 형성 결과 42
4.1.2 Sn-3.5Ag 솔더 범프 형성 결과 44
4.2 플립칩 본딩 조건에 따른 접합 단면분석 45
4.2.1 공정변수에 따른 접합 단면 분석 45
4.2.2 전단강도 평가 50
4.3 촉매제 함량에 따른 void trap 평가 51
4.3.1 DSC 분석 51
4.3.2 Void images 분석 52
4.3.3 전단강도 평가 52
4.4 Filler가 첨가에 따른 접합부 분석 54
5. 결론 57
6. 참고문헌 58

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