[논문]NCP 적용 COB 플립칩 패키지의 신뢰성 연구

이소정; 유세훈; 이창우; 이지환; 김준기

NCP 적용 COB 플립칩 패키지의 신뢰성 연구
Study on the Reliability of COB Flip Chip Package using NCP 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.16 no.3, 2009년, pp.25 - 29

이소정 (한국생산기술연구원 용접접합연구부) , 유세훈 (한국생산기술연구원 용접접합연구부) , 이창우 (한국생산기술연구원 용접접합연구부) , 이지환 (인하대학교 금속공학과) , 김준기 (한국생산기술연구원 용접접합연구부)

초록
AI-Helper

COB(chip-on-board) 플립칩 패키지에 있어서 NCP(non-conductive paste)의 적용성을 확보하기 위해 자체 포뮬레이션한 NCP와 상용 NCP에 대하여 보드레벨 플립칩 패키지를 제작하고 고온고습 및 열충격 신뢰성을 평가하였다. 실험결과 보다 작은 입도의 용융 실리카를 첨가한 NCP 시제품들이 고온고습 신뢰성에 유리한 것을 알 수 있었다. 또한, NCP 접속부에 있어서 열응력에 의한 피로보다 흡습에 의한 에폭시의 팽창이 접속부 파손에 보다큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, NCP의 접착강도가 높을수록 NCP 플립칩 패키지의 열충격 신뢰성이 향상되는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

High temperature high humidity and thermal shock reliability tests were performed for the board level COB(chip-on-board) flip chip packages using self-formulated and commercial NCPs(non-conductive pastes) to ensure the performance of NCP flip chip packages. It was considered that the more smaller fused silica filler in prototype NCPs is more favorable for high temperature high humidity reliability. The failure of NCP interconnection was affected by the expansion of epoxy due to moisture absorption rather than the fatigue due to thermal stress. It was considered that the NCP having more higher adhesive strength seems to be more favorable to increase the thermal shock reliability.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 BGA 패키지 등에 사용되는 COB 플립칩 공법에 있어서 향후 사용이 확대될 것으로 예상되는 NCP(non-conductive paste)의 적용성을 확보하기 위해 자체 포뮬레이션한 NCP 5종과 상용 NCP 2종에 대해 100 gm 피치의 COB 플립칩 패키지를 제작하고 고온 고습 및 열충격시험을 통해 패키지의 신뢰성을 평가하였다.

가설 설정

있다. 心)그러 나 NCA는 ACA에 비해 디스펜싱 및 경 화공정의 제어가 어렵고 이로 인해 패키지의 신뢰성이 완전히 확보되지 못하여 아직 널리 사용되지 못하고 있다.

제안 방법

280。(2에서 18초간 400N으로 열압착본딩하여 완성된 보드 레벨 플립칩 패키지에 대하여 주사 초음파현미경으로 접합면에 형상된 기공을 관찰하였다. Fig.
3에 나타내었다. NCP 시제품과 상용품 모두 15초 이후에서 90% 이상의 다이전단강도를 나타내고 있으며 이에 따라 적정 본딩시간을 18초로 결정하였다.
NCP 적용 COB 플립칩 패키지에 대한 신뢰성 시험으로 열충격시 험과 고온고습시 험을 실시하였다. 열충격 시험은 -4<rC~+80℃의 온도구간에 대해 고온 T 저온/저온고온 적응시간은 15분 이내이며, 싸이클당 30분의 조건으로 1000싸이 클까지 수행하였다.
5 pirn 두께로 도금하였다. Sn 도금 기 판은 대 기 중에서 장시간 방치 시 산화피 막에 의해 범프-패드 본딩 이 이루어지지 않으므로 칩 본딩 전에 기판과 실리콘 칩을 PVA Tepla사의 마이크로웨이브 플라즈마장치를 이용하여 Table 2에 나타낸 조건으로 전처리를 수행하였다.
본딩 공정 전 NCP는 FCB3에 내장된 에 어 디 스펜서를 이용하여 다양한 패턴으로 디스펜싱하였다.
분위기에서 1000시간까지 수행하였다. 신뢰성 시험이 진행되는 동안 일정 시간마다 시료를 꺼내어 4-프로브 계측기를 사용하여 접속저항과 접속률을 측정하였다.
열충격시 험과 고온고습시 험을 실시하였다. 열충격 시험은 -4<rC~+80℃의 온도구간에 대해 고온 T 저온/저온고온 적응시간은 15분 이내이며, 싸이클당 30분의 조건으로 1000싸이 클까지 수행하였다. 고온고습시험 은 85℃/85%RH.
통해 평가하였다. 제작된 보드 레벨 플립칩 패키지는 신뢰성 시험을 수행하기 전에 필릿 외관검사, 주사 초음파현미경을 이용한 C-스캔검사, 4-프로브 전기적 검사를 통해 보이드와 접속상태를 확인하였다, ;

대상 데이터

100 pm 피치로 총 564개가 형성되었다. NCP 접속 부의 전기저 항을 측정하기 위한 켈빈구조는 Fig. 1과 같으며 칩의 각 면에 6개씩 총 24개가 형성되었다.
보드 레벨의 COB 플립칩 패키지 제작에 사용된 실리콘 칩은 5200x7200x700 pm의 크기로 제작되었으며, 면적 50x50)im, 높이 12 pm의 Au 도금 범 프가 가장자리 3 열, 100 pm 피치로 총 564개가 형성되었다. NCP 접속 부의 전기저 항을 측정하기 위한 켈빈구조는 Fig.
본 연구에서는 자체 포뮬레이션한 에폭시계 레진에 무기 필러의 입도를 변화시킨 NCP 시제품 5종(A, B, C, D, E) 과 상용 NCP 2종(F, G)이 사용되었다. NCP 시 제품은 비스페놀-F형 에폭시 레진에 에폭시 당량비로 80phr의 산무수물계 경화제를 혼합하였고 여기에 lOphr의 이미다졸계 잠재성 촉매를 첨가하였다.
인쇄회로기판은 500pirn 두께의 단일 레이어 FR-4 기판을 사용하였다. 칩이 탑재되는 영역은 솔더레지스트를제 거 하였으며 Cu 패드는 Sn을 2.

데이터처리

Fig. 4의 (a)에 나타낸 예와 같이 기공이 발견된 것은 불량으로 판단하였으며, (b)와 같이 기공이 발견되지 않은 패키지에 대해서만 4-프로브 검사를 통해 전기적 접속상태를 확인한 다음 신뢰성 시험을 수행하였다.

성능/효과

및 신뢰성을 향상시키는 방향으로 발전해 왔다.1) 플립칩 패키징 기술은 와이어 본딩기술에 비해 전기적 특성 및 방열성 이 우수하고, 실장밀도 및 I/O(InpuVOutput) 개수의 증가 등과 같은 장점으로 인해 모바일 전자기 기 등에 대한 적용이 증가하고 있다.2)
1. 85℃-85%R.H. 고온고습 신뢰성시험에서 시제품 NCP는 상용품에 비해 낮은 접속부 누적 파손률과 접속 저항 증가율을 보였다. 따라서 NCP 시제품은 상용품에 비해 흡습에 대한 저항성이 큰 것으로 생각된다.
2. NCP 시제품에 있어서 용융 실리카 필러의 입도가 증가함에 따라 누적 파손률이 증가하였다. 따라서 보다 작은 입도의 용융 실리카를 첨가하는 것이 고온고습 신뢰성에 유리 한 것으로 생각된다
3. 고온고습시험의 경우 접합부 파손률이 열충격 시험에 비해 급격히 증가하였으며 접착강도와는 직접적인 관련이 없는 것으로 나타났다. 따라서 NCP 접속부에 있어서 열응력에 의한 피로보다 흡습에 의한 에폭시의 팽창이접속부 파손에 보다 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.
4. NCP의 다이전단강도와 열충격 신뢰성 시험 결과가 일치하는 것을 알 수 있었다. 이로부터, NCP 플립칩 패키지의 열충격 신뢰성을 향상시키는 데에는 높은 접착 강도를 갖는 NCP를 사용하는 것이 유리 할 것으로 생각된다.
9에서 보면 NCP 시제품의 접착강도가 상용품에 비해 매우 낮은 것을 볼 수 있으며 이는 열충격 신뢰성 시험결과와 일치하는 것을 알 수 있다. 따라서 NCP 플립칩 패키지의 열충격 신뢰성을 향상시키는 데에는 높은 접착강도를 갖는 NCP를 사용하는 것이 유리할 것으로 생각된다.
열충격 신뢰성 시험의 경우 NCP 시제품이 상용품에 비해 싸이클 증가에 따른 접속부 파손률과 평균 접속 저항의 증가 폭이 보다 큰 것으로 나타났다. 이는 NCP 시제품에 있어서 열충격 피로누적에 따른 칩, NCP 접합부, 기판 간의 계면분리 현상이 상용품에 비해 심하다는 것을 의미한다.

후속연구

NCP의 다이전단강도와 열충격 신뢰성 시험 결과가 일치하는 것을 알 수 있었다. 이로부터, NCP 플립칩 패키지의 열충격 신뢰성을 향상시키는 데에는 높은 접착 강도를 갖는 NCP를 사용하는 것이 유리 할 것으로 생각된다.

참고문헌 (8)

Horatio Quinones and Alec Babiarz, "Reliability statistics for flip chip and CSP interconnection", IMAPS Nordic, Helsinki, Finland, pp.1-8 (1999)
Paul S. Ho, Guotao Wang, Min Ding, Jie-Hua Zhao and Xiang Dai, "Reliability issues for flip-chip packages", Microelectronics Reliability, Vol. 44, Issue 5, pp.719-737 (2004)
K. W. Paik and M. J. Yim, "Anisotropic conductive flim for flip chip package", Journal of the KSME, Vol. 45, No. 6, pp.57-63 (2005)
Bo-In Noh, Jong-Bum Lee, Sung-Ho Won and Seung-Boo Jung, "Characteristics of reliability for flip chip package with non-conductive paste", Journal of the microeletronics & packaging society, Vol. 14, No. 4, pp.9-14 (2007)
John Liu, "ACA bonding technology for low cost electronics packaging applications - current status and remaining challenges", Journal of Soldering & Surface Mount Technology, Vol. 13, No. 3, pp.39-57 (2001)

상세보기
S.C. TAN, Y.C. CHAN and NELSON S.M. LUI, "Process optimization to overcome void formation in nonconductive paste interconnections for fine-pitch applications", Journal of Electronic Materials, Vol. 34, No. 8, pp.1143-1149 (2005)

상세보기
Chin-Lung Chiang, Chen-Chi M. Ma, Feng-Yih Wang and Hsu-Chiang Kuan , "Thermo-oxidative degradation of novel epoxy containing silicon and phosphorous nanocomposites", European Polymer Journal, Vol. 39, Issue 4, pp.825-830 (2003)

상세보기
Maksim Antonov and Irina Hussainova, "Thermophysical properties and thermal shock resistance of chromium carbide based cermets", Proc. Estonian Acad. Sci. Eng., Vol. 12, No. 4, pp.358-367 (2006)

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증