[논문]이방성 도전성 접착제를 이용한 고밀도 전자 패키징 기술

이진운; 이성혁; 김종민

doi:10.5781/kwjs.2008.26.1.044

문제 정의

본 연구에서는 ACAs를 이용한 고밀도 전자 패키 기 술을 살펴보고, 저융점 합금재료를 이용한 이방성도전 성 접착제의 합성과 이를 이용한 고 신뢰성 접속공정을 제안, 소개할 것이다. 또한, 이론 개발 연구를 통해 본 연구에서 새롭게 제안하는 솔더 입자의 용융, 유동 (rheology), 융합(coalescence)현상에 대한 이론 해석 및 도전 메커니즘을 규명하기 위한 수치 해석적 연구내용을 소개할 것이다.
본 연구에서는 저융점 합금재료를 이용한 이방성 도 전성 접착제와 이를 이용한 고밀도 전자 패키징 기술을 소개하였다. 또한, 접합 프로세스동안 도전입자들의 융 합특성을 수치해석 통해 알아보았다.

가설 설정

4는 도전입자의 지름이 40㎛일 때 시뮬레이션 결과이다. 초기 도전입자들의 분포는 젖음 영역과 비젖 음 영역에 직접 접촉하고 있는 상태를 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시간이 지남에 따라 비젖음 영역에 있는 도전입자들은 벽면에 젖지 못하고, 주위에 다른 필러들과 융합하게 되고, 젖음 영역의 필러들은 벽면에 젖고, 다른 융합된 입자들과도 융합되어 칩과 기판의 젖음 영역을 연결하는 도전 패스를 형성하게 된다.

제안 방법

3과 같다. 도전입자의 사이즈에 따른 결과를 비교해 보기 위해서 도전입자의 면적율은 60%, 접합 높이는 100㎛고정하고, 각각의 도전입자의 지름 (df)은 40, 22/㎛으로 설정하였다. 중력 효과를 고려하기 위해 9.
또한 도전 필러의 상 경계면에서 작용하는 표면장력을 계산하기 위해 CSF 모델⑼을 적용하여 부피에 관한 체적력으로 표현하였다. CSF 모델에서는 사용하는 곡률은 다음과 같이 계산된다.
본 연구에서는 저융점 합금재료를 이용한 이방성 도 전성 접착제와 이를 이용한 고밀도 전자 패키징 기술을 소개하였다. 또한, 접합 프로세스동안 도전입자들의 융 합특성을 수치해석 통해 알아보았다. 도전입자들은 리플로우 프로세스 동안 서로 녹아 표면 장력에 의해 주위의 필러들과 융합되어 도전 패스를 형성하게 된다.
리플로우 프로세스 동안에 기계적/금속학적 상호접속을 얻기 위한 이방성 도전성 접착제의 융합특성과 젖음 특성은 중요하다. 리플로우 프로세스 과정동안의 도전 입자들의 시뮬레이션을 위해 위, 아래의 칩과 기판은 벽 경계 조건을 주고, 젖음 영역과 비젖음 영역은 접촉 각을 각각 35°, 150° 를 주어 구분하였다. 좌우 옆의 경계조건은 칩의 압축성을 고려해 압력경계조건을 주어 왼쪽에는 30Pa, 오른쪽에는 OPa을 설정하였으며, 본 연구에서 수행한 이방성 도전성 접착제의 시뮬레이션 개략도는 Fig.
본 연구에서는 도전 필러의 유동 해석을 위해 기본적으로 연속 방정식, 운동량 방정식, 에너지 방정식을 모두 고려한다. 특히, 표면 장력을 고려한 운동량 방정식과 압력에 관하여 변형된 에너지 방정식은 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구에서 개발한 ACAs의 주요 구성 성분은 일반적인 수지혼합물(polymer matrix)과 저융점 합금 재료의 도전입자로 구성된다. 주요 구성 성분 외에 플럭스, 표면활성제 및 경화제 등의 소량의 첨가물이 함유 되어 있다.

이론/모형

대류 단계에서의 p, u, v, p*은 CIP (Cubic Interpolated Propagation) 법''"을 이용하여 구한다. 비대류 단계의 이산화방정식은 다음과 같다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 Predictor-Coirectoi법18)을 도입하였다. 예측 단계에서는 양함수법 (explicit method)을 도입하여 계산을 수행하며, 수정단계에서는 예측 단계에서의 값을 이용해 계산을 수행한다.
비대류 단계의 식 (9)-(12)를 보면 (n + 1) 시간단계 의 속도와 압력이 존재하기 때문에 직접 계산이 불가능하다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 Predictor-Coirectoi법18)을 도입하였다. 예측 단계에서는 양함수법 (explicit method)을 도입하여 계산을 수행하며, 수정단계에서는 예측 단계에서의 값을 이용해 계산을 수행한다.

성능/효과

4의 결과와 비교해 보면 입자 사이즈가 작아서 입자들을 보다 더 조밀하게 배열이 가능하고 이는 도전 필러들의 융합을 더 쉽게 일어나게 해 도전 패스 형성시간을 줄이는 효과가 있다. 또한 ACF 내에 기공이 형성되지 않아 도전 패스의 신뢰성이 더욱 더 향상되었다.

후속연구

본 연구에서는 ACAs를 이용한 고밀도 전자 패키 기 술을 살펴보고, 저융점 합금재료를 이용한 이방성도전 성 접착제의 합성과 이를 이용한 고 신뢰성 접속공정을 제안, 소개할 것이다. 또한, 이론 개발 연구를 통해 본 연구에서 새롭게 제안하는 솔더 입자의 용융, 유동 (rheology), 융합(coalescence)현상에 대한 이론 해석 및 도전 메커니즘을 규명하기 위한 수치 해석적 연구내용을 소개할 것이다. 이러한 연구결과를 통하여 원천 핵심기술을 보유함으로써 관련 전자 패키징 분야와 그 응용분야에서 국가 경쟁력을 확보할 것으로 기대된다.
본 수치해석 기법은 통하여 이방성 도전성 접착제의 최적화된 합성 및 이를 이용한 고밀도 패키징 조건을 설정 할 수 있다. 이 결과를 바탕으로 차세대 LCD, PDP, PLED, 플렉서블 일렉트로닉스 분야와 그 응용분야에서 국가경쟁력을 확보할 것으로 기대된다.
또한, 이론 개발 연구를 통해 본 연구에서 새롭게 제안하는 솔더 입자의 용융, 유동 (rheology), 융합(coalescence)현상에 대한 이론 해석 및 도전 메커니즘을 규명하기 위한 수치 해석적 연구내용을 소개할 것이다. 이러한 연구결과를 통하여 원천 핵심기술을 보유함으로써 관련 전자 패키징 분야와 그 응용분야에서 국가 경쟁력을 확보할 것으로 기대된다.

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