• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2002년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.64-68
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• 2002

플립칩 공정에서는 반도체 칩과 기판사이의 열팽창계수(CTE : Coefficient of Thermal Expansion)의 차와 외적 충격과 같은 이유로 인해 피로균열(Fatigue crack)이나 치명적인 전기적 결함이 발생하게 된다. 이런 부정적인 요인들로부터 칩을 보호하고 신뢰성을 향상시키기 위해서 플립칩 언더필 공정이 적용되고 있다. 본 연구에서는 기존의 몰딩 공정을 응용한 플립칩 언디필 방법을 소개하였다. 공정 이론과 디바이스를 소개하였으며, 시뮬레이션 및 수식을 통하여 최적의 언더필을 위한 몰더 설계 조건을 구하였다. 그리고 본 연구를 통해 기대되는 공정의 장점을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.351-357
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• 2013

플립칩 패키징에서 언더필 공정은 칩과 기판 사이를 에폭시로 채워서 본딩하는 공정으로 제품의 신뢰성 향상을 위해 수행되어 진다. 이 언더필 공정은 모세관 현상에 의해서 이루어지는데 유체의 계면과 범프의 배열이 계면 운동에 미치는 영향으로 인하여 공정 중 예기치 않은 공기층을 형성하게 된다. 본 연구에서는 모세관 언더필 유동에서 나타나는 비정상 계면 유동을 가시화하여 범프 배열에 따른 레이싱 효과와 계면의 병합 현상에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 플립칩 내부의 범프가 고밀도일수록 유체의 흐름방향과 수직방향의 유동이 더욱 활발하게 진행되어 더 많은 공기층이 형성되었으며, 엇갈린 배열일 경우 직각 배열에 비해 이러한 현상이 더 지배적으로 나타난다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.39-43
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• 2009

본 연구에서는 언더필 공정에서 플립칩과 기판사이의 모세관 작용에 의한 언더필 유동 경향에 대해 살펴보고, 언더필의 점도와 토출 위치에 따른 언더필 유동특성에 대해 살펴보았다. 플립칩의 사이즈는 $5mm{\times}5mm{\times}0.65^tmm$이며, 솔더 범프의 직경은 100 ${\mu}m$, 피치(pitch)간격은 150 ${\mu}m$, 총 1024 I/O(Input/Output)단자의 Full Grid 형태의 플립칩을 사용하였다. 기판으로 투명한 글래스 기판을 사용하였으며 플립칩 패키징의 접합 높이는 50 ${\mu}m$으로 제작하였다. 언더필의 점도 및 토출 위치가 유동특성에 미치는 영향을 살펴보기 위해, 세 종류의 점도 특성($2000{\sim}3700$cps)을 가지는 언더필과 토출 위치를 모서리와 중앙부위로 설정하였다. 언더필의 유동특성 및 충진 시간(filling time)은 CCD카메라를 사용하여 관찰하였다. 실험 결과, 언더필은 솔더 범프에 의한 유동 저항으로 인하여 가장자리 효과(edge effect)가 나타나 칩의 양쪽 측면 유동이 더 빠르게 진전되는 것을 알 수 있었다. 또한, 중앙 부위에서 토출한 경우에 비해 모서리에서 토출한 경우가, 가장자리 효과가 크고 이로 인해 칩의 양쪽 측면 유동이 더 빠르게 진전되어 충진 시간이 더 빠르다는 것을 알 수 있었다. 또한, 점도가 낮을수록, 언더필 유동이 빠르고 가장자리 효과가 크게 나타나며 전체 충진 시간이 감소됨을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권4호
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• pp.19-25
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• 2011

현대 전자 산업에서Cu/Low-K공정의 도입을 통해 반도체 칩의 소형화 및 전기적 성능 향상이 가능해졌으나, Cu/Low-K는 기존의 반도체 제조 공정에 사용된 물질에 비해 물리적으로 매우 취약해진 단점을 가지고 있어 칩 제조 공정 과 패키지 공정에서 많은 문제를 유발하고 있다. 특히, 온도 사이클 후, Cu 층과 Low-K 유전층 사이의 박리현상은 주요 불량 현상의 하나이다. Cu/Low-K층은 플립 칩 패드의 상부에 위치하기 때문에 플립 칩이 받는 스트레스가 직접적으로 Cu/Low-K층에 영향을 주고 있다. 이런 문제를 해결하기 위한 언더필 공정이나 언더필 물질의 개선이 필요하게 되었고 특히, 플립 칩에 대한 스트레스를 줄이고 솔더 범프를 보호하기 위한 언더필의 선택이 중요하게 되었다. 90 nm Cu/Low-K 플립 칩 패키지의 온도 사이클 후 발생한 박리 문제를 적합한 언더필 선택을 통해 해결하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-33
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• 2002

In the flip-chip process, the problem like electric defect or fatigue crack caused by the difference of CTE, between chip and substrate board had occurred. Underfill of flip chip to overcome this defects is noticed as important work developing in whole reliability of chip by protecting the chip against the external shock. In this paper, we introduce the underfill methods using mold and plunge and improvement of process and reliability, and the advantage which can be taken from embodiment of device.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권3호
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• pp.45-50
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• 2007

The present study is devoted to investigate the transient flow and to estimate the filling time fur underfill process by using the numerical model established on the fluid momentum equation. For optimization of the design and selection of process parameters, this study extensively presents an estimation of the filling time in the view points of some important factors related to underfill materials and flip-chip geometry. From the results, we conclude that the filling time changes with respect to the under fill materials because of different viscosity, surface tension coefficient and contact angle. It reveals that, as the gap height increases, the filling time decreases substantially, and goes to the saturated values.

• 한국생산제조학회지
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• 제22권1호
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• pp.15-21
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• 2013

In this paper, a high-speed imaging and an image processing technique have been applied to detect the position of a meniscus as a function of time in the micro capillary flows. Two fluids with low and high viscosities, ethylene glycol and glycerin, were dropped into the entrance well of a circular capillary tube. The filling times of the meniscus in both cases of ethylene glycol and glycerin were compared with the theoretical models - Washburn model and its modified model based on Newman's dynamic contact angle equation. To evaluate the model coefficients of Newman's dynamic contact angle, time-varying contact angles under the capillary flows were measured using an image processing technique. By considering the dynamic contact angle, the estimated filling time from the modified Washburn model agrees well with the experimental data. Especially, for the lower-viscosity fluid, the consideration of dynamic contact angle is more significant than for the higher-viscosity fluid.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권1호
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• pp.55-65
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• 2020

반도체 패키지에서 언더필의 사용은 패키지의 응력 완화 및 습기 방지에 중요할 뿐만 아니라, 충격, 진동 시에 패키지의 신뢰성을 향상시키는 중요한 소재이다. 그러나 최근 패키지의 크기가 커지고, 매우 얇아짐에 따라서 언더필의 사용이 오히려 패키지의 신뢰성을 저하하는 현상이 발견되고 있다. 이러한 이슈를 해결하기 위하여 본 연구에서는 언더필을 대신 할 소재로서 solid epoxy를 이용한 패키지를 개발하여 신뢰성을 향상시키고자 하였다. 개발된 solid epoxy를 스마트 폰의 AP 패키지에 적용하여 열사이클링 신뢰성 시험과 수치해석을 통하여 패키지의 신뢰성을 평가하였다. 신뢰성 향상을 위한 최적의 solid epoxy 소재 및 공정 조건을 찾기 위하여 solid epoxy 의 사용 개수, PCB 패드 타입 및 solid epoxy의 물성 등, 3 개의 인자가 패키지의 신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. Solid epoxy를 AP 패키지에 적용한 결과 solid epoxy가 없는 경우 보다, solid epoxy를 적용한 경우가 신뢰성이 향상되었다. 또한 solid epoxy를 패키지의 외곽 4곳에 적용한 경우 보다는 6 곳에 적용한 경우가 더 신뢰성이 좋음을 알 수 있었다. 이는 solid epoxy가 패키지의 열팽창에 따른 응력을 완화 시키는 역할을 하여 패키지의 신뢰성이 향상되었음을 의미한다. 또한 PCB 패드 타입에 대한 신뢰성을 평가한 결과 NSMD (non-solder mask defined) 패드를 사용할 경우가 SMD (solder mask defined) 패드 보다 신뢰성이 더 향상됨을 알 수 있었다. NSMD 패드의 경우 솔더와 패드가 접합하는 면적이 더 크기 때문에 구조적으로 안정하여 신뢰성 측면에서 더 유리하기 때문이다. 또한 열팽창계수가 다른 solid epoxy를 적용하여 신뢰성 평가를 한 결과, 열팽창계수가 낮은 solid epoxy를 사용한 경우가 신뢰성이 더 향상됨을 알 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.74-74
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• 2010

모바일 정보통신기기를 중심으로 전자패키지의 초소형화, 고집적화를 위해 플립칩 공법의 적용이 증가되고 있는 추세이다. 플립칩 패키징 접합소재로는 솔더, ICA(Isotropic Conductive Adhesive), ACA(Anisotropic Conductive Adhesive), NCA(Non Conductive Adhesive) 등과 같은 다양한 접합소재가 사용되고 있다. 최근에는 언더필을 사용하는 플립칩 공법보다 미세피치 대응성을 위해 NCP를 이용한 플립칩 공법에 대한 요구가 증가되고 있는데, NCP의 상용화를 위해서는 공정성과 함께 신뢰성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 LDI(LCD drive IC) 모듈을 위한 COF(Chip-on-Film) 플립칩 패키징용 NCP 포뮬레이션을 개발하고 이를 적용한 COF 패키지의 신뢰성을 조사하였다. 테스트베드는 면적 $1.2{\times}0.9mm$, 두께 $470{\mu}m$, 접속피치 $25{\mu}m$의 Au범프가 형성된 플리칩 실리콘다이와 접속패드가 Sn으로 finish된 폴리이미드 재질의 flexible 기판을 사용하였다. NCP는 에폭시 레진과 산무수물계 경화제, 이미다졸계 촉매제를 사용하여 다양하게 포뮬레이션을 하였다. DSC(Differential Scanning Calorimeter), TGA(Thermogravimetric Analysis), DEA(Dielectric Analysis) 등의 열분석장비를 이용하여 NCP의 물성과 경화거동을 확인하였으며, 본딩 후에는 보이드를 평가하고 Peel 강도를 측정하였다. 최적의 공정으로 제작된 COF 패키지에 대한 HTS (High Temperature Stress), TC (Thermal Cycling), PCT (Pressure Cooker Test)등의 신뢰성 시험을 수행한 결과 양산 적용 가능 수준의 신뢰성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.11-17
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• 2010

차세대 패키징 기술을 실현하기 위해서는 극복해야 할 기술적인 과제들이 많이 존재한다. 그 중에서 솔더 접합부의 EM에 의한 고장은 오랜전부터 알려진 과제이지만, 고밀도화, 파인핏치화, 발열문제가 심각해지면서 현실적인 문제로 인식되기 시작했다. 더욱이 솔더가 무연화 되면서 다양해진 구성원소들의 영향에 대한 연구가 시작되었다. 지금까지의 연구결과를 종합해보면 Sn-Pb 공정솔더 보다 무연솔더는 EM에 대한 저항성이 강한 것으로 보여진다. 하지만, 무연솔더 접합부에서 발생하는 EM현상에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 부분이 많다. 보이드의 핵 생성 및 성장속도와 전기저항의 급격한 변화와의 관계, Sn 결정립의 방향과 전류밀도에 따른 마이그레이션 속도계수와 수명예측기술, 각종 무연솔더와 시험조건에서의 언더필의 효과 등에 관한 다양한 연구가 필요하다. 또한 무연 플립칩 패키지의 총체적인 신뢰성 확보를 위해, EM과 반도체칩 내부배선의 발열에 기인하는 Thermomigraton, 응력에 기인하는 Stress-migration과의 상관관계에 대한 연구도 요구된다.