Journal of the Microelectronics and Packaging Society (마이크로전자및패키징학회지)

The Korean Microelectronics and Packaging Society (한국마이크로전자및패키징학회)
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Effects of Bonding Conditions on Joint Property between FPCB and RPCB using Thermo-Compression Bonding Method

열압착법을 이용한 경.연성 인쇄회로기판 접합부의 접합 강도에 미치는 접합 조건의 영향

  • Lee, Jong-Gun (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Ko, Min-Kwan (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Lee, Jong-Bum (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Noh, Bo-In (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Yoon, Jeong-Won (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Jung, Seung-Boo (School of Advanced Materials Science & Engineering, Sungkyunkwan University)
  • 이종근 (성균관대학교 신소재공학부) ;
  • 고민관 (성균관대학교 신소재공학부) ;
  • 이종범 (성균관대학교 신소재공학부) ;
  • 노보인 (성균관대학교 신소재공학부) ;
  • 윤정원 (성균관대학교 신소재공학부) ;
  • 정승부 (성균관대학교 신소재공학부)
  • Received : 2011.04.01
  • Accepted : 2011.06.16
  • Published : 2011.08.31
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Abstract

We investigated effects of bonding conditions on the peel strength of rigid printed circuit board (RPCB)/ flexible printed circuit board (FPCB) joints bonded using a thermo-compression bond method, The electrodes on the FPCB were coated with Sn by a dipping process. We confirmed that the bonding temperature and bonding time strongly affected the bonding configuration and strength of the joints. Also, the peel strength is affected by dipping conditions; the optimum dipping condition was found to be temperature of $270^{\circ}C$ and time of 1s. The bonding strength linearly increased with increasing bonding temperature and time until $280^{\circ}C$ and 10s. The fracture energy calculated from the F-x (Forcedisplacement) curve during a peel test was the highest at bonding temperature of $280^{\circ}C$.

본 연구에서는 interlayer로 Sn을 사용하여 경성 인쇄 회로 기판(Rigid printed circuit board, RPCB)과 연성 인쇄 회로 기판(Flexible printed circuit board, FPCB) 간의 열압착 접합(Thermo-compression bonding) 조건을 최적화하는 연구를 진행하였다. 접합에 앞서 FPCB를 다양한 온도와 시간조건 하에서 Sn이 용융된 솔더 배스 안에서 침지(Dipping) 공정을 수행하였고, 열압착법을 이용하여 FPCB와 RPCB의 접합을 수행하였다. FPCB/RPCB 접합부의 접합 강도를 $90^{\circ}$ 필 테스트(Peel test)를 이용하여 측정하였다. 그 결과 $270^{\circ}C$, 1s의 침지 조건에서 FPCB의 polyimide(PI)와 Cu 전극 계면에서 파단되고, 이때, 최대 박리 강도를 얻었다. FPCB와 RPCB의 열압착 접합시 주요 변수로는 압력, 온도, 시간이 있으며, 특히 온도의 증가에 따라 접합 강도가 크게 증가하였다. 접합부 계면 관찰 결과, 접합 온도와 시간이 증가함에 따라 접합 면적이 증가하였으며, 이로 인해 접합 강도가 증가하는 것으로 사료된다. 필 테스트 과정에서 나타나는 F-x(Forcedisplacement) 곡선을 토대로 산출한 파괴 에너지와 접합 강도는 $280^{\circ}C$, 10s의 접합 조건에서 가장 높게 나타났으며, 이 조건이 최적 접합 조건으로 도출되었다.

Keywords

References

  1. J. W. Yoon, W. C. Moon and S. B. Jung, "Core Technology of Electronic Packaging (in Kor)", J. KWS, 23(2), 116 (2005).
  2. Judith Glazer, "Mictrostructure and mechanical properties of Pb-free solder alloys for low-cost electronic assembly" J. Electron. Mater., 23(8), 693 (1994). https://doi.org/10.1007/BF02651361
  3. D. R. Frear, J. W. Jang and C. Zhang, "Pb-free solders for flip-chip interconnects" JOM. J. Minerals, Met. Mat. Soc., 53(6), 28 (2001). https://doi.org/10.1007/s11837-001-0099-3
  4. J. M. Koo, J. H. Moon and S. B. Jung "Ultrasonic bonding of Au flip chip bump for CMOS image sensor (in Kor.)" J. Microelectron. Packag. Soc., 14(1), 19 (2007).
  5. J. M. Koo, J. L. Jo, J. B. Lee, Y. N. Kim, J. W. Kim, B. I. Noh, J. H. Moon, D. U. Kim and S. B. Jung, "Effect of Atmospheric Pressure Plasma Treatment on Transverse Ultrasonic Bonding of Gold Flip-Chip Bump on Glass Substrate", Jpn. J. Appl. Phys., 47(5), 4309 (2008). https://doi.org/10.1143/JJAP.47.4309
  6. J. B. Lee, J. M. Koo, J. W. Kim, B. I. Noh, J. G. Lee and S. B. Jung, "Ultrasonic bonding of electrodes of rigid and flexible printed circuit boards with non-conductive film (NCF)", J. Adhesion., 85(6), 341 (2009). https://doi.org/10.1080/00218460902880198
  7. J. W. Yoon and S. B. Jung, "Effect of surface finish on interfacial reactions of Cu/Sn-Ag-Cu (ENIG) sandwich solder joints", J. Alloys Compd., 448(1), 177 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.10.052
  8. J. H. Choi, J. G. Lee, J. W. Yoon and S. B. Jung, "Thermocompression Bonding of Electrodes between RPCB and FPCB using Sn-Pb Solder", J. Microelectron. Packag. Soc., 17(3), 11 (2010)
  9. J. W. Yoon, J. H. Park, C. C. Shur and S. B. Jung, "Characteristic evaluation of electroless nickel-phosphorus deposits with different phosphorus content" Microelectronic Engineering., 84(11), 2552 (2007). https://doi.org/10.1016/j.mee.2007.05.057
  10. J. W. Kim, Y. C. Lee, B. I. Noh, J. W. Yoon and S. B. Jung "Recent Advances in Conductive Adhesives for Electronic Packaging Technology" J. Microelectron. Packag. Soc., 16(2), 1 (2009)