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CNT-Ag 복합패드가 Cu/Au 범프의 플립칩 접속저항에 미치는 영향
Effect of CNT-Ag Composite Pad on the Contact Resistance of Flip-Chip Joints Processed with Cu/Au Bumps 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.22 no.3, 2015년, pp.39 - 44  

최정열 (홍익대학교 공과대학 신소재공학과) ,  오태성 (홍익대학교 공과대학 신소재공학과)

초록
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이방성 전도접착제를 이용하여 Cu/Au 칩 범프를 Cu 기판 배선에 플립칩 실장한 접속부에 대해 CNT-Ag 복합패드가 접속저항에 미치는 영향을 연구하였다. CNT-Ag 복합패드가 내재된 플립칩 접속부가 CNT-Ag 복합패드가 없는 접속부에 비해 더 낮은 접속저항을 나타내었다. 각기 25 MPa, 50 MPa 및 100 MPa의 본딩압력에서 CNT-Ag 복합패드가 내재된 접속부는 $164m{\Omega}$, $141m{\Omega}$$132m{\Omega}$의 평균 접속저항을 나타내었으며, CNT-Ag 복합패드를 형성하지 않은 접속부는 $200m{\Omega}$, $150m{\Omega}$$140m{\Omega}$의 평균 접속저항을 나타내었다.

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We investigated the effect of CNT-Ag composite pad on the contact resistance of flip-chip joints, which were formed by flip-chip bonding of Cu/Au chip bumps to Cu substrate metallization using anisotropic conductive adhesive. Lower contact resistances were obtained for the flip-chip joints which con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 기판에 CNT-Ag-고분자 복합배선을 형성하고 이에 Cu/Au 칩 범프를 ACA로 플립칩 본딩하는 대신에, 실험의 수월성을 위해 Cu/Au 칩 범프가 플립칩 본딩되는 부위에만 CNT-Ag 복합패드를 형성하여 이를 기판의 Cu 배선에 ACA로 플립칩 본딩하였다. CNT-Ag-고분자 복합패드 대신에 CNT-Ag 복합패드를 사용한 이유는 고분자를 함유한 복합패드 페이스트의 제조공정이 어렵기 때문에 이에 대한 선행연구로서 고분자를 함유하고 있지 않은 CNT-Ag 복합패드를 사용하여 기초자료를 얻고자 하였다. 향후 CNT-Ag-고분자 복합 페이스트가개발되면 CNT-Ag-고분자 복합패드에서의 접속저항을 본 연구의 결과와 비교하고자 한다.
  • Fig. 6에 나타낸 CNT-Ag 복합패드를 내재한 플립칩 접속부의 평균 접속저항을 참고문헌에 보고된 값들과 비교해 보고자 하였다. 칩과 기판의 Au metallization에 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)을 사용하여 CNT 번들을 수직으로 성장시켜 CNT 범프를 형성한 후,칩 CNT 범프를 기판 CNT 범프에 플립칩 접속하였다는 보고가 있으나,24,25) 이와 같은 CNT-CNT 플립칩 접속부는 본 연구에서 사용한 Cu/Au/CNT-Ag/Cu 플립칩 접속부와 완전히 다른 구조로 접속저항 특성의 직접적인 비교가 어렵다.
  • 본 연구에서는 신축성 전자패키지를 개발하기 위한 기초연구로서, ACA를 사용하여 형성한 플립칩 접속부의 접속저항에 미치는 CNT-Ag 복합패드의 영향을 규명하고자 하였다. 본 연구에서는 기판에 CNT-Ag-고분자 복합배선을 형성하고 이에 Cu/Au 칩 범프를 ACA로 플립칩 본딩하는 대신에, 실험의 수월성을 위해 Cu/Au 칩 범프가 플립칩 본딩되는 부위에만 CNT-Ag 복합패드를 형성하여 이를 기판의 Cu 배선에 ACA로 플립칩 본딩하였다.
  • 신축성 전자패키지를 개발하기 위한 기초연구로서,ACA를 이용하여 Cu/Au 칩 범프를 기판의 Cu 배선에 플립칩 실장한 접속부에 대해 CNT-Ag 복합패드가 접속저항에 미치는 영향을 연구하였다. CNT-Ag 복합패드의 유무에 상관없이 Cu/Au 칩 범프와 기판 Cu 패드 사이에 ACA의 Ni-코팅된 전도 입자들이 포획되어 플립칩 접속 부를 형성하고 있었다.
  • 신축성 전자패키지에서는 기판 재료로서 신축성이 뛰어난 탄성 고분자인 polydimethylsiloxane (PDMS)를 주로 사용하고 있으나,2,13,14) 본 연구는 신축성 PDMS 기판에 플립칩 공정을 적용하기 위한 기초연구로서 플립칩 공정용 칩과 기판을 모두 Si 웨이퍼를 사용하여 형성하였다. 또한 CNT-Ag 복합패드를 기판 배선에 형성하고 이에 Cu/Au 칩 범프를 플립칩 본딩하는 대신에, 용이한 실험을 위해 Cu/Au 칩 범프에 CNT-Ag 복합패드를 형성한 후 이를 기판 배선의 패드에 플립칩 본딩하여 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신축성 전자패키지에서 가장 어려운 기술은? 신축성 전자패키지에서 가장 어려운 기술이 신축성 회로배선기술로서, 일반적으로 두 가지 회로배선기술이 사용되고 있다. 첫 번째 회로배선기술은 말굽 형태의 금속 도선을 사용한 기술로서 현재 대부분의 신축성 전자패키지에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 기술이나, 신축성이 제한적이며 배선의 고밀도화가 어려운 단점이 있다.
신축성 회로배선기술 중 말굽 형태의 금속 도선을 사용한 기술의 단점은? 신축성 전자패키지에서 가장 어려운 기술이 신축성 회로배선기술로서, 일반적으로 두 가지 회로배선기술이 사용되고 있다. 첫 번째 회로배선기술은 말굽 형태의 금속 도선을 사용한 기술로서 현재 대부분의 신축성 전자패키지에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 기술이나, 신축성이 제한적이며 배선의 고밀도화가 어려운 단점이 있다. 두 번째 회로배선기술은 카본나노튜브(CNT), 나노금속과 고분자로 구성된 신축성 복합배선기술로서 복합배선의 전도도가 말굽형태의 금속배선에 비해 낮은 단점이 있으나, 신축성이 우수한 장점이 있다.
회로배선기술 중 카본나노튜브(CNT), 나노금속과 고분자로 구성된 신축성 복합배선기술의 장단점은? 첫 번째 회로배선기술은 말굽 형태의 금속 도선을 사용한 기술로서 현재 대부분의 신축성 전자패키지에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 기술이나, 신축성이 제한적이며 배선의 고밀도화가 어려운 단점이 있다. 두 번째 회로배선기술은 카본나노튜브(CNT), 나노금속과 고분자로 구성된 신축성 복합배선기술로서 복합배선의 전도도가 말굽형태의 금속배선에 비해 낮은 단점이 있으나, 신축성이 우수한 장점이 있다.1,2,4-18) CNT-금속-고분자 구조의 복합배선을 사용하여 신축성 전자패키지를 구성하기 위해서는 Si 반도체 칩을 기판의 복합배선과 연결하는 플립칩 공정기술의 개발이 요구된다.
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참고문헌 (26)

  1. J. Y. Choi and T. S. Oh, "Flip Chip Process on CNT-Ag Composite Pads for Stretchable Electronic Packaging", J. Microelectron. Packag. Soc., 20(4), 17 (2013). 

  2. M. Gonzalez, B. Vandervelde, W. Chistianens, Y.-Y. Hsu, F. Iker, F. Bossuyt, J. Vanfleteren, O. van der Sluis, and P. H. M. Timmermans, "Thermo-Mechanical Analysis of Flexible and Stretchable Systems", 11th International Conference of Thermal, Mechanical and Multiphysics Simulation and Experiments in Micro-Electronics and Micro-Systems (Euro- SimE), Berlin, 1, Institute of Electrical and Electronics Engineers (2010). 

  3. J. H. Ahn, H. Lee, and S. H. Choa, "Technology of Flexible Semiconductor/Memory Device", J. Microelectron. Packag. Soc., 20(2), 1 (2013). 

  4. J. Xiao, A. Carlson, Z. J. Liu, Y. Huang, H. Jiang, and J. A. Rogers, "Stretchable and Compressible Thin Films of Stiff Materials on Compliant Wavy Substrates", App. Phys. Lett., 93, 013109 (2008), 

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  7. D. H. Kim, J. H. Ahn, W. M. Choi, H. S. Kim, T. H. Kim, J. Song, Y. Y. Huang, Z. Liu, C. Lu, and J. A. Rogers, "Stretchable and Foldable Silicon Integrated Circuits", Science, 320, 507 (2008). 

  8. M. Gonzalez, F. Axisa, M. V. Bulcke, D. Brosteaux, B. Vandevelde, and J. Vanfleteren, "Design of metal interconnects for stretchable electronic circuits", Microelectron. Reliab., 48, 825 (2008). 

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  14. S. P. Lacoura, S. Wagner, Z. Huang, and Z. Suo, "Stretchable Gold Conductors on Elastomeric Substrates", Appl. Phys. Lett., 82, 2404 (2003). 

  15. K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, and B. H. Hong, "Large-Scale Pattern Growth of Graphene Films for Stretchable Transparent Electrodes", Mature Lett., 457, 706 (2009). 

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  23. M. A. Uddin and H. P. Chan, "Contact Resistance of Anisotropic Conductive Adhesive Film Based Flip-chip on Glass Packages", Rev. Adv. Mater. Sci., 27(2), 151 (2011). 

  24. C. Brun, C. C. Yap, D. Tan, S. Bila, S. Paccini, D. Baillargeat, and B. K. Tay, "Flip Chip Based on Carbon Nanotube-Carbon Nanotube Interconnected Bumps for High-Frequency Applications", IEEE Trans. Nanotechnol., 12, 609 (2013). 

  25. C. C. Yap, C. Brun, D. Tan, H. Li, E. H. T. Teo, D. Baillargeat, and B. K. Tay, "Carbon Nanotube Bumps for the Flip Chip Packaging System", Nanoscale Res. Lett., 7, 105 (2012). 

  26. L. Aryasomayajula and K. J. Wolter, Carbon Nanotube Composites for Electronic Packaging Applications: A Review", J. Nanotechnol., 2013, 296517 (2013). 

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