• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.543-547
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• 2008

In the paper, we develop the ultrasonic bonding technique for LCD driver chips having small size and high pin-density. In general, the mounting technology for LCD driver ICs is a thermo-compression method utilizing the ACF (An-isotropic Conductive Film). The major drawback of the conventional approach is the long process time. It will be shown that the conventional ACF method based on thermo-compression can be remarkably enhanced by employing the ultrasonic bonding technique in terms of bonding time. The proposed approach is to apply the ultrasonic energy together with the thermo-compression methodology for the ACF bonding process. To this end, we design a bonding head that enables pre-heating, pressure and ultrasonic excitation. Through the bonding experiments mainly with LCD driver ICs, we present the procedures to select the best combination of process parameters with analysis. We investigate the effects of bonding pressure, bonding time, pre-heating temperature before bonding, and the power level of ultrasonic energy. The addition of ultrasonic excitation to the thermo-compression method reduces the pre-heating temperature and the bonding process time while keeping the quality bonding between the LCD pad and the driver IC. The proposed concept will be verified and demonstrated with experimental results.

• 한국금형공학회:학술대회논문집
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• 한국금형공학회 2008년도 하계 학술대회
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• pp.209-213
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• 2008

In this work, we have proposed a method for calculating the residual stress developed during the PCB thermo-compression bonding precess. Residual stress is the most important factor that causes PCB warpage in accordance with the pattern design. In this work, a single-layed double-sided PCB, which is comprised of the dielectric (FR-4) substrate in the middle and copper cladding on the both top and bottom sides, is considered. A reference temperature, where all stress is free, is calculated by comparing the calculated and measured warapge of a PCB of which copper cladding of the top side is removed. Then, the reesidual stress values is calculated for the double-sided PCB.

• Design & Manufacturing
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• 제14권3호
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• pp.23-30
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• 2020

Laser Assisted Thermo-Compression Bonding (LATCB) has been proposed to improve the "chip tilt due to the difference in solder bump height" that occurs during the conventional semiconductor chip bonding process. The bonding module of the LATCB system has used a piezoelectric actuator to control the inclination of the compression jig on a micro scale, and the piezoelectric actuator has been directly coupled to the compression jig to minimize the assembly tolerance of the compression jig. However, this structure generates a lateral force in the piezoelectric actuator when the compression jig is tilted, and the stacked piezoelectric element vulnerable to the lateral force has a risk of failure. In this paper, the optimal design of the flexure hinge was performed to minimize the lateral force generated in the piezoelectric actuator when the compression jig is tilted by using the displacement difference of the piezoelectric actuator in the bonding module for LATCB. The design variables of the flexure hinge were defined as the hinge height, the minimum diameter, and the notch radius. And the effect of the change of each variable on the stress generated in the flexible hinge and the lateral force acting on the piezoelectric actuator was analyzed. Also, optimization was carried out using commercial structural analysis software. As a result, when the displacement difference between the piezoelectric actuators is the maximum (90um), the maximum stress generated in the flexible hinge is 11.5% of the elastic limit of the hinge material, and the lateral force acting on the piezoelectric actuator is less than 1N.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.98-104
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• 2023

대기 중 구리-구리 플립칩(flip-chip) 접합을 위해 제안된 효율적 공정의 실현 가능성을 평가하고자 구리(Cu) 필라(pillar) 상 다공성 구리층의 형성 및 액상 환원제 투입 후 열압착 접합을 실시하였다. 구리 필라 상 다공성 구리층은 아연(Zn) 도금-합금화 열처리-선택적 아연 에칭(etching)의 3단계 공정으로 제조되었는데, 형성된 다공성 구리층의 두께는 평균 약 2.3 ㎛였다. 본 플립칩 접합은 형성 다공성 구리층에 환원성 용제를 침투시킨 후, 반건조 과정을 거쳐 열압착 소결접합으로 진행하였다. 용제로 인한 구리 산화막의 환원 거동과 함께 추가 산화가 최대한 억제되면서 열압착 동안 다공성 구리층은 약 1.1 ㎛의 두께로 치밀해지며 결국 구리-구리 플립칩 접합이 완수되었다. 그 결과 10 MPa의 가압력 하에서 대기 중 300 ℃에서 5분간 접합 시 약 11.2 MPa의 접합부 전단강도를 확보할 수 있었는데, 이는 약 50% 이하의 필라들만이 접합된 결과로서, 공정 최적화를 통해 모든 필라들의 접합을 유도할 경우 20 MPa 이상의 강도값을 쉽게 얻을 수 있을 것으로 분석되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.63-67
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• 2011

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.

• Design & Manufacturing
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• 제13권4호
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• pp.10-16
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• 2019

Semiconductor chip is bonded to the substrate by melting solder bumps. In general, the chip bonding is applied by a Reflow process or a Thermo-Compression(TC) bonding process. In this paper, we introduce a Laser Assisted Thermo-Compression bonding (LATCB) process to improve the anxiety of the existing process(Reflow, TC bonding). In the LATCB process, the chip is bonded to the substrate by irradiating a laser with a uniform energy density in the same area as the chip to melt only the solder bumps and press the chip with a Transparent Compression Module (TCM). The TCM consists of a fused silica header for penetrating the laser and pressurizing the chip, and a piezoelectric actuator (P.A.) coupled to both ends of the header for micro displacement control of the header. In addition, TCM is a structure that can pressurize the chip and deliver it to the chip and solder bumps without losing the energy of the laser. Fused silica, which is brittle, is vulnerable to deformation, so the header may be damaged when an external force is applied for pressurization or a displacement differenced is caused by piezoelectric actuators at both ends. On the other hand, in order to avoid interference between the header and the adjacent chip when pressing the chip using the TCM, the header has a notch at the bottom, and breakage due to stress concentration of the notch is expected. In this study, the thickness and notch length that the header does not break when the external force (500 N) is applied to both ends of the header are optimized using structural analysis and Coulomb-Mohr failure theory. In addition, the maximum displacement difference of the P.A.s at both ends where no break occurred in the header was derived. As a result, the thickness of the header is 11 mm, and the maximum displacement difference between both ends is 8 um.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.175-182
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• 2017

본 와이어 본딩은 발광 다이오드의 패키징 공정에서 매우 중요한 공정으로 금 와이어를 이용하여 발광 다이오드 칩과 리드 프레임을 연결함으로써 다음 공정에서의 전기적 작동을 가능하게 한다. 와이어 본딩 공정은 얇은 금속선을 연결하는 공정으로 열 압착 본딩(thermo compression bonding)과 초음파 본딩(ultra sonic bonding)이 있다. 일반적인 와이어 본딩 공정은 LED 칩 상부 전극 부위에 볼 모양의 본딩을 진행하는 1st ball bonding 공정, loop를 형성하여 다른 전원 연결부위로 wire를 늘어뜨리는 looping 공정, 다른 전극 부위 상부에 stitch를 형성하여 bonding 하는 2nd stitch bonding으로 구분된다. 본 논문에서는 발광 다이오드 다이 본딩 공정에 영향을 주는 다양한 공정 변수에 대하여 분석을 수행하였다. 그리고 반응 표면 분석법을 통하여 Zener 다이오드 칩과 PLCC 발광 다이오드 패키지 프레임을 연결하는 공정 최적화 결과를 도출하였다. 실험 계획법은 5인자, 3수준에 대하여 설정하였으며 4가지 반응에 대하여 인자를 분석하였다. 결과적으로 본 연구에서는 모든 목표에 맞는 최적 조건을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.929-933
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• 2010

3 차원 패키징을 위해 열가압 공정으로 제조된 Cu-Cu 접합 계면의 접합 특성을 평가하기 위해 4 점 굽힘 실험을 수행하였다. Cu가 코팅된 Si 웨이퍼 2 장을 $350^{\circ}C$에서 1 시간 동안 15kN 의 하중으로 접합시킨 후, 동일한 온도에서 1 시간동안 어닐닝을 수행하였다. 접합된 웨이퍼를 $30\;mm\;{\times}\;3\;mm$ 크기로 잘라 시험편을 준비하였다. 시험편의 중심에 깊이 $400\;{\mu}m$의 노치를 가공하였다. 시험기에 광학계를 부착하여 노치에서의 크랙 발생과 계면에서의 크랙 진전을 관찰하였다. 일정한 테스트 속도로 실험을 수행하여, 이에 상응하는 하중을 측정하였다. Cu-Cu 접합 계면 에너지는 $10.36\;J/m^2$ 으로 측정되었으며, 파괴된 계면을 분석하였다. 표면 분석 결과, $SiO_2$와 Ti의 계면에서 파괴가 일어났음을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권4호
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• pp.355-360
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• 2014

Recently, the use of LED is increasing. This paper presents the new package process of thermal compression bonding using metal layered LED chip for the high power LED device. Effective thermal dissipation, which is required in the high power LED device, is achieved by eutectic/flip chip bonding method using metal bond layer on a LED chip. In this study, the process condition for the LED eutectic die bonder system is proposed by using the analysis program, and some experimental results are compared with those obtained using a DST (Die Shear Tester) to illustrate the reliability of the proposed process condition. The cause of bonding failures in the proposed process is also investigated experimentally.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.443-453
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• 2017

반도체 플립칩 패키지에서 구리기둥 범프 기술은 미세 피치 및 높은 I/O 밀도로 인해 기존의 솔더 범프 접합 기술을 대체하는 중이다. 그러나 구리기둥 범프는 리플로우 접합 공정 사용 시, 구리 범프의 높은 강성으로 인해 패키지에 높은 응력을 초래한다. 따라서 최근에 플립칩 공정에서 발생하는 패키지의 높은 응력 및 휨을 감소시키기 위해 열압착 공정 기술이 시도되고 있다. 본 연구에서는 플립칩 패키지의 열압착 공정과 리플로우 공정에서 발생하는 휨에 대해 수치해석을 이용하여 분석하였다. 패키지의 휨 최소화를 위한 본딩 공정 조건 최적화를 위해 본딩 툴 및 스테이지의 온도, 본딩 압력에 대한 휨 영향을 검토하였다. 또한 칩과 기판의 면적 및 두께가 패키지의 휨에 주는 영향을 분석하였다. 이를 통해, 향후 미세피치 접합부 형성 시 휨 및 응력을 최소화하기 위한 가이드라인을 제시하고자 하였다.