BGA 접합부의 접합 특성 향상을 위한 Underfill의 물적 특성에 관한 연구 A Study on the Physical Properties of Underfill for Improvement of Bonding Characteristics in BGA Assembly원문보기
본 논문에서는 BGA (Ball grid array) 패키지의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill 재료의 물성 인자를 선정하기 위해 각기 다른 특성을 갖는 세 종류의 underfill 재료를 합성하였으며, 선정된 각각의 물성에 관한 평가를 수행하여 BGA 패키지 접합부의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill의 물성을 도출하였다. 선정된 underfill의 물성 인자인 강도, 저장탄성계수 (E′), 접착력, ...
본 논문에서는 BGA (Ball grid array) 패키지의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill 재료의 물성 인자를 선정하기 위해 각기 다른 특성을 갖는 세 종류의 underfill 재료를 합성하였으며, 선정된 각각의 물성에 관한 평가를 수행하여 BGA 패키지 접합부의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill의 물성을 도출하였다. 선정된 underfill의 물성 인자인 강도, 저장탄성계수 (E′), 접착력, 유리전이온도 (Tg)를 평가하기 위해, 동적기계분석 (DMA), 인장강도 평가, 접착력 평가, 전단강도 평가, 3 점 굽힘 시험을 수행하였다. 실험 결과, Underfill 1은 낮은 기계적 강도 및 E′를 나타내었으며, 낮은 Tg로 인해 BGA 패키지의 작동 온도 영역에서 접착력의 감소를 나타내어 기계적 신뢰성 확보가 어려움을 확인하였다. Underfill 2는 높은 기계적 강도 및 인성을 확보하였으며, 이에 따른 높은 파단 저항으로 인해 높은 접착강도를 나타내었다. 뿐만 아니라, 상대적으로 높은 Tg로 인해 상온 및 모바일 디바이스의 작동 온도 이상의 영역에서 높은 접착력을 유지하였다. 이와 같은 Underfill 2의 높은 기계적 강도 및 인성, 접착력 그리고 높은 Tg로 인한 고온 안정성으로 인해 Underfill 2가 적용된 BGA 접합 시편은 높은 굽힘 피로 수명을 나타내었다. 이에 반해, Underfill 3은 높은 E′와 인장강도, Tg 영역에서의 높은 접착력을 확보하였으나, 인장강도 평가에서 나타난 취성 파괴거동 및 낮은 인성으로 인해 취약한 접착력 및 굽힘 피로 수명을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로, BGA 패키지의 우수한 접합 특성 및 신뢰성을 확보하기 위해서는 underfill 재료의 Tg가 확보되어야 한다는 사실을 확인하였다. 뿐만 아니라, underfill 재료가 갖는 지나치게 높은 강도보다 인성이 BGA 패키지의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미친다는 사실을 확인하였다.
본 논문에서는 BGA (Ball grid array) 패키지의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill 재료의 물성 인자를 선정하기 위해 각기 다른 특성을 갖는 세 종류의 underfill 재료를 합성하였으며, 선정된 각각의 물성에 관한 평가를 수행하여 BGA 패키지 접합부의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미치는 underfill의 물성을 도출하였다. 선정된 underfill의 물성 인자인 강도, 저장탄성계수 (E′), 접착력, 유리전이온도 (Tg)를 평가하기 위해, 동적기계분석 (DMA), 인장강도 평가, 접착력 평가, 전단강도 평가, 3 점 굽힘 시험을 수행하였다. 실험 결과, Underfill 1은 낮은 기계적 강도 및 E′를 나타내었으며, 낮은 Tg로 인해 BGA 패키지의 작동 온도 영역에서 접착력의 감소를 나타내어 기계적 신뢰성 확보가 어려움을 확인하였다. Underfill 2는 높은 기계적 강도 및 인성을 확보하였으며, 이에 따른 높은 파단 저항으로 인해 높은 접착강도를 나타내었다. 뿐만 아니라, 상대적으로 높은 Tg로 인해 상온 및 모바일 디바이스의 작동 온도 이상의 영역에서 높은 접착력을 유지하였다. 이와 같은 Underfill 2의 높은 기계적 강도 및 인성, 접착력 그리고 높은 Tg로 인한 고온 안정성으로 인해 Underfill 2가 적용된 BGA 접합 시편은 높은 굽힘 피로 수명을 나타내었다. 이에 반해, Underfill 3은 높은 E′와 인장강도, Tg 영역에서의 높은 접착력을 확보하였으나, 인장강도 평가에서 나타난 취성 파괴거동 및 낮은 인성으로 인해 취약한 접착력 및 굽힘 피로 수명을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로, BGA 패키지의 우수한 접합 특성 및 신뢰성을 확보하기 위해서는 underfill 재료의 Tg가 확보되어야 한다는 사실을 확인하였다. 뿐만 아니라, underfill 재료가 갖는 지나치게 높은 강도보다 인성이 BGA 패키지의 접합 특성 및 신뢰성에 주요한 영향을 미친다는 사실을 확인하였다.
In this paper, the effect of underfill properties on bonding characteristics of underfilled BGA packaging was investigate. Three kinds of underfill materials with different additive content were formulated. Dynamic mechanical analysis (DMA), tensile test and shear test were conducted to examine the ...
In this paper, the effect of underfill properties on bonding characteristics of underfilled BGA packaging was investigate. Three kinds of underfill materials with different additive content were formulated. Dynamic mechanical analysis (DMA), tensile test and shear test were conducted to examine the material properties of underfill resin such as the storage modulus (E′), glass transition temperature (Tg), mechanical and adhesion strength. In addition, the three-point bending test was conducted for underfilled BGA assemblies to investigate the mechanical reliability of BGA interconnects. The result show that the underfill material with lowest Tg (Underfill 1) showed weak mechanical and adhesion strength due to its intrinsic weak physical property. Also, when the underfill resins have a similar Tg value, the underfill with high modulus of toughness (Underfill 2) exhibited more excellent mechanical reliability than that of underfill with excessive mechanical strength, E′ and low modulus of toughness (Underfill 3) due to its fracture resistance for the crack propagation. In addition, it can be known that material properties of underfill resin significantly affect for the mechanical reliability of BGA assembly. As a conclusion, the underfill resin should have a proper Tg to ensure the mechanical properties, and modulus of toughness of underfill resin acts as an important factor rather than mechanical strength and E′ (Stiffness) to ensure the mechanical reliability of BGA assembly.
In this paper, the effect of underfill properties on bonding characteristics of underfilled BGA packaging was investigate. Three kinds of underfill materials with different additive content were formulated. Dynamic mechanical analysis (DMA), tensile test and shear test were conducted to examine the material properties of underfill resin such as the storage modulus (E′), glass transition temperature (Tg), mechanical and adhesion strength. In addition, the three-point bending test was conducted for underfilled BGA assemblies to investigate the mechanical reliability of BGA interconnects. The result show that the underfill material with lowest Tg (Underfill 1) showed weak mechanical and adhesion strength due to its intrinsic weak physical property. Also, when the underfill resins have a similar Tg value, the underfill with high modulus of toughness (Underfill 2) exhibited more excellent mechanical reliability than that of underfill with excessive mechanical strength, E′ and low modulus of toughness (Underfill 3) due to its fracture resistance for the crack propagation. In addition, it can be known that material properties of underfill resin significantly affect for the mechanical reliability of BGA assembly. As a conclusion, the underfill resin should have a proper Tg to ensure the mechanical properties, and modulus of toughness of underfill resin acts as an important factor rather than mechanical strength and E′ (Stiffness) to ensure the mechanical reliability of BGA assembly.
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