COF 플립칩 패키징용 비전도성 접착제의 포뮬레이션 및 패키지 신뢰성에 관한 연구

Title
COF 플립칩 패키징용 비전도성 접착제의 포뮬레이션 및 패키지 신뢰성에 관한 연구
Authors
민경은
Keywords
cof플립칩패키징용비전도성접착제의포뮬레이션및패키지신뢰성에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
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 전자기기 등에 적용이 증가하고 있다. 접속피치의 미세화에 따라 솔더 및 언더필을 사용하는 C4공법보다 ACP 및 NCP 등의 접착제를 이용한 플립칩 공법에 대한 요구가 증가하고 있다. 플립칩 공정에 사용되는 접착제는 전도성 필러 첨가여부와 그 양에 따라 ICA(Isotropic Conductive Adhesives), ACA(Anisotropic Conductive Adhesives), NCA(Non Conductive Adhesives)로 분류할 수 있다. 이들은 그러한 전도성 입자량의 차이에 의해 각각의 공정과 특성에 차이가 있다. 주로 페이스트 형태로 사용되는 NCA는 전도성 입자를 함유하지 않아 ACA에 비해 저렴하고 경화속도가 빠르며 극미세 접속피치에 대응이 가능하다는 장점이 있어 현재 플립칩 공정에 적용이 시도되는 단계에 있다. 본 연구에서는 LDI(LCD Driver IC) 모듈을 위한 COF(Chip-on-Film) 플립칩 패키징용 NCP의 국산화를 목표로 고온 NCP의 특성에 영향을 주는 성분을 알아보았고, 성분과 함량을 변화시켜 다양한 NCP를 제조하여, COF 패키지 적용 시 그 성능과 신뢰성에 대해서 조사하였다. 다양한 성분 중 레진과 경화제, 촉매제의 종류와 함량을 변화시킨 후, 경화 기구를 분석하기 위해서, DSC (Differential Scanning Calorimeter)를 사용하였다. Non-isothermal을 이용하여 경화 시작온도와 경화 피크온도를 확인하였고, Modulated DSC를 이용하여 유리천이온도(Tg) 등 경화 관련 특성과 열특성을 평가하였다. 또한, NCP의 속경화성을 평가하기 위해 DEA(Dieletric Analysis)를 이용하여 분석하였다. NCP의 상용화에 있어서 가장 중요한 속경화성과 우수한 고온특성을 만족하기 위해서 다양한 Anhydride와 Imidazole에 대한 실험을 통해 가장 적절한 물질을 선정하였다. COF(Chip-on-Film) 플립칩 패키지에 있어서 고온 NCP(Non-Conductive Paste)의 적용성을 확보하기 위해 자체 포뮬레이션한 NCP와 현재 상용되고 있는 언더필에 대하여 플립칩 패키지를 제작하였다. 플립칩 본딩 후에 접합부 외관, 기공, 단면현상을 확인하였고, PEEL TEST와 열충격 및 고온고습 신뢰성을 평가하였다. 신뢰성 향상을 위해서는 높은 접합강도를 가지는 NCP를 사용하는 것이 유리할 것으로 생각되었기에, 커플링제의 종류에 따른 접합강도를 비교해 보았다. 이에 따라 상용화된 언더필과 NCP 시제품과의 비교실험을 통하여 개선해야 할 점과 그 방향에 대하여 연구하였다. 본 연구를 통해 개발된 고온 NCP 조성은 LDI(LCD Driver IC) 모듈을 위한 COF 플립칩 패키징용으로 현재 상용되고 있는 언더필 수준의 속경화성과 신뢰성을 만족시키는 특징을 가짐으로서 기존 접착제의 새로운 대안으로 자리 잡을 것으로 기대된다.
Description
국 문 초 록 ⅳ 영 문 초 록 ⅵ 목 차 ⅷ List of Figures ⅺ List of Tables ⅻ 1. 서 론 1 2. 이론적 배경 3 2.1 마이크로 전자패키징 3 2.1.1 전자패키징의 개요 3 2.1.2 전자패키징의 분류 5 2.1.3 플립칩 기술 6 2.1.4 칩본딩 기술 8 2.2 플립칩 패키징용 접착제 10 2.2.1 베이스 레진 선정 11 2.2.2 에폭시(epoxy)의 특성 12 2.2.3 에폭시계 NCP 성분설계 14 2.2.3.1 에폭시 레진 (epoxy resin) 14 2.2.4 경화제 및 촉매제 (curing agent & catalyst) 16 2.2.4.1 에폭시 경화제의 분류 16 2.2.5 필러 (filler) 24 2.2.6 커플링제 (coupling agent) 25 2.2.7 칙소제 (thixotropic agent) 25 3. 실험방법 27 3.1 NCP 제조 27 3.1.1 배합 27 3.2 NCP 속경화성 평가 27 3.2.1 열분석 27 3.2.1.1 DSC 분석 27 3.2.1.2 DEA로 경화속도 측정 28 3.2.1.3 TGA 측정 28 3.3 NCP 공정성 평가 29 3.3.1 Rheometer 측정 29 3.3.2 CTE 측정 29 3.4 100㎛ 피치 CoB 플립칩 패키지 29 3.4.1 접속부 설계 30 3.4.2 실리콘 다이 설계 30 3.4.3 PCB 표면처리 30 3.5 열압착 플립칩 패키징 공정 31 3.6 NCP 플립칩 패키지 신뢰성 평가 32 4. NCP 포뮬레이션 연구 33 4.1 연구배경 33 4.2 결과 및 고찰 33 4.2.1 기초 포뮬레이션 특성 평가 33 4.2.2 접합강도 향상을 위한 포뮬레이션 35 4.2.3 속경화성 향상을 위한 포뮬레이션 35 4.2.4 최적 공정 조건 및 경화제 최소 첨가량 조사 36 4.2.5 보이드 억제를 위한 포뮬레이션 37 4.2.6 경화속도 향상을 위한 포뮬레이션 38 4.2.7 경화속도 및 보이드 개선을 위한 포뮬레이션 39 4.3 요약 39 5. NCP 플립칩 공정성 연구 40 5.1 연구배경 40 5.2 결과 및 고찰 40 5.2.1 최소 온도 조건 40 5.2.2 Dispense 방식 42 5.2.3 내부 외관 평가 43 6. NCP 적용 CoF 플립칩 패키지의 신뢰성 연구 45 6.1 연구배경 45 6.2 결과 및 고찰 45 6.2.1 고온고습 신뢰성 45 6.2.2 열충격 신뢰성 47 7. NCP 적용 CoF 플립칩 패키지의 접합강도 향상을 위한 연구 50 7.1 연구배경 50 7.2 Material 50 7.3 결과 및 고찰 51 7.3.1 Die shear strength 51 8. 결 론 52 Reference 53 감사의 글 55
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22395
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)
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