• Design & Manufacturing
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• 제16권1호
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• pp.62-69
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• 2022

In the present study, the injection molding optimization of a large thick LH type elastic frames for the reduction of warpage was performed. Two kinds of fine and coarse finite element models were prepared to investigate the efficiency of analysis time and quality on simulation results. In order to derive injection molding conditions that can minimize distortion of parts, it was investigated that the effects of mold temperature, resin temperature, injection time, hold pressure switching time, holding pressure and the hold time on deformation characteristics using the design of experiments. The main influential factors on the warpage were found from the optimization simulation and the geometry data of the warpage result was converted into an initial model for injection simulation. It was shown that a coarse model with good mesh quality could be adapted for mold design since the total analysis time using the proposed model was reduced to 1/10. The suggested inversed warpage model produced the best minimized result of warpage.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권3호
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• pp.24-37
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• 2024

반도체 패키지의 초박형화로 인해 작은 열하중에서도 Warpage가 크게 발생하며, 이는 제품 신뢰성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 몰드 경화 공정에서의 Warpage 예측은 복합적인 열-화학-기계적 현상으로 인해 어려운 문제이다. 본 연구는 몰드 경화 공정에서 Warpage를 예측하기 위한 비용 절감형 머신러닝 모델 구축 방법을 분석하였다. 경화 공정에서 시간과 온도에 따른 경화도를 특성화하고, 이를 통해 재료의 기계적 특성을 수치화하였다. ABAQUS UMAT을 사용해 특성화된 재료 특성으로 FEM 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 패키지의 적층 구조에 따른 Local Warpage를 예측하는 Warpage formula를 제안하고 FEM 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다. 개발된 모델과 이론식을 통해 다양한 설계 인자를 고려한 몰드 경화 공정에서 Warpage를 저비용으로 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 방법은 머신러닝 입력 변수로 Warpage formula를 사용하고, 훈련 데이터 세트를 효율적으로 구축하여 Single IC 패키지 기준으로 98% 이상의 예측 정확도와 96.5%의 시뮬레이션 시간 절약을 가능하게 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.43-48
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• 2022

본 연구에서는 재료의 이방성 점탄성 거동을 고려한 해석 기법을 개발하여 휨(Warpage) 해석의 정합성을 개선하고자 하였다. 먼저, 이방성 점탄성 거동 구현을 위해 구리 패턴(Cu trace) 및 범프(Bump)가 존재하는 패키지를 모델링 하였다. 복잡한 형상의 범프 영역은 대표체적요소 모델을 기반으로 등가 이방성 점탄성 물성 및 열 팽창계수를 도출하였다. 도출된 물성을 기반으로 패키지에 0~125도의 열 주기(Thermal cycle)를 가하였으며, 열 주기에 따른 패키지의 휨 경향을 확인하였다. 해석 결과의 검증을 위해 해석 모델과 동일한 패키지를 제작하였고, 쉐도우 모아레 간섭계(Shadow Moire interferometer)를 통해 열 주기에 따른 실제 패키지의 휨 정도를 측정하였다. 결과적으로 구리 패턴, 범프 등의 요소가 고려된 등가 이방성 점탄성 해석 기법의 적용으로 5 ㎛ 이내의 오차로 패키지의 휨 정도를 계산하고 휨의 형태를 예측할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권12호
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• pp.36-43
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• 2021

In this study, the optimal feed system and process conditions that can simultaneously minimize each warpage occurring in the two shape features of the 2P Header HSG, a connector part for automobiles, were determined through injection molding simulation analysis. First, we defined each warping deformation of the two features geometrically and quantified them approximately using the injection molding simulation data. For design optimization, a full factorial experiment was conducted considering the feed system, resin temperature, and packing pressure as design variables, and a follow-up experiment was conducted based on the analysis of the average warpage. In this study, an optimal design was generated considering both the warpage result and resin-saving effect. In the optimal design, the warpages of the two shape features were predicted to be 0.18 and 0.29 mm, and these warpages were found to meet the allowable limit of warpage, which is 0.3 mm, for part assembly.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.31-39
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• 2014

최근 모바일 응용 제품에 사용되는 반도체 패키지는 고밀도, 초소형 및 다기능을 요구하고 있다. 기존의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package, WLP)는 fan-in 형태로, I/O 단자가 많은 칩에 사용하기에는 한계가 있다. 따라서 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지(fan-out wafer level package, FOWLP)가 새로운 기술로 부각되고 있다. FOWLP에서 가장 심각한 문제 중의 하나는 휨(warpage)의 발생으로, 이는 FOWLP의 두께가 기존 패키지에 비하여 얇고, 다이 레벨 패키지 보다 휨의 크기가 매우 크기 때문이다. 휨의 발생은 후속 공정의 수율 및 웨이퍼 핸들링에 영향을 미친다. 본 연구에서는 FOWLP의 휨의 특성과 휨에 영향을 미치는 주요 인자에 대해서 수치해석을 이용하여 분석하였다. 휨을 최소화하기 위하여 여러 종류의 epoxy mold compound (EMC) 및 캐리어 재질을 사용하였을 경우에 대해서 휨의 크기를 비교하였다. 또한 FOWLP의 주요 공정인 EMC 몰딩 후, 그리고 캐리어 분리(detachment) 공정 후의 휨의 크기를 각각 해석하였다. 해석 결과, EMC 몰딩 후에 발생한 휨에 가장 영향을 미치는 인자는 EMC의 CTE이며, EMC의 CTE를 낮추거나 Tg(유리천이온도)를 높임으로서 휨을 감소시킬 수 있다. 캐리어 재질로는 Alloy42 재질이 가장 낮은 휨을 보였으며, 따라서 가격, 산화 문제, 열전달 문제를 고려하여 볼 때 Alloy 42 혹은 SUS 재질이 캐리어로서 적합할 것으로 판단된다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.351-360
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• 2004

An optimal robust design methodology has been developed to minimize the warpage in a decorating panel of monitor molded by the plastic injection. For the associated methodology, the Taguchi's Design Of Experiment (DOE) based on orthogonal arrays and Signal-to-Noise Ratio is combined with commercial simulation tools f3r injection molding. An optimal robust design solution is statistically resulted from the computational simulation. The related experiment was done for evaluations of the warpage in the decorating panel part of monitor. This research showed that the warpage under the applied optimal design conditions was comparatively reduced.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권7호
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• pp.84-90
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• 2022

The purpose of the cover housing component of a car door is to protect the terminals of the plug housing that connects the electric control unit on the door side to the car body. Therefore, for a smooth assembly with the plug housing and to prevent contaminants from penetrating into the gaps that occur after assembly, the warpage of the cover housing should be minimized. In this study, to minimize the warpage of the cover housing, optimization was performed for design factors related to the mold and processes based on the injection molding simulation. These design factors include gate location, gate diameter, injection time, resin temperature, mold temperature, and packing pressure. To optimize the design factors, Taguchi's approach to the design of experiments was adopted. The optimal combination of the design factors and levels that minimize warpage was predicted through L₁₈-orthogonal array experiments and main effects analysis. Moreover, the warpage under the optimal design was estimated by the additive model, and it was confirmed through the simulation experiment that the estimated result was quite consistent with the experimental result. Additionally, it was found that the warpage under the optimal design was significantly improved compared to both the warpage under the initial design and the best warpage among the orthogonal array experimental results, which numerically decreased by 36.9% and 23.4%, respectively.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.49-60
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• 2010

최근 휴대폰, PDA 등과 같은 모바일 전자 기기들의 사용이 급증하면서 다기능, 고성능, 초소형의 패키지가 시장에서 요구되고 있다. 따라서 사용되는 패키지의 크기도 더 작아지고 얇아지고 있다. 패키지에 사용되는 실리콘 다이 및 기판의 두께가 점점 얇아지면서 휨 변형, 크랙 발생, 및 기타 여러 신뢰성 문제가 크게 대두되고 있다. 이러한 신뢰성 문제는 서로 다른 패키지 재료의 열팽창계수의 차이에 의하여 발생된다. 따라서 초박형의 패키지의 경우 적절한 패키지물질과 두께 및 크기 등의 선택이 매우 중요하다. 본 논문에서는 현재 모바일 기기에 주로 사용되고 있는 CABGA, fcSCP, SCSP 및 MCP (Multi-Chip Package) 패키지에 대하여 휨과 응력의 특성을 수치해석을 통하여 연구하였다. 특히 휨 현상에 영향을 줄 수 있는 여러 중요 인자들, 즉 EMC 몰드의 두께 및 물성(탄성계수 및 열팽창 계수), 실리콘 다이의 두께와 크기, 기판의 물성 등이 휨 현상에 미치는 영향을 전반적으로 고찰하였다. 이를 통하여 휨 현상 메커니즘과 이를 제어하기 위한 중요 인자를 이해함으로써 휨 현상을 최소화 하고자 하였다. 휨 해석 결과 가장 큰 휨 값을 보인 SCSP에 대하여 실험계획법의 반응표면법을 이용하여 휨이 최소화되는 최적 조합을 구하였다. SCSP 패키지에서 휨에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 EMC 두께 및 열팽창 계수, 기판의 열팽창계수, 그리고 실리콘 다이의 두께였다. 궁극적으로 최적화 해석을 통하여 SCSP의 휨을 $10{\mu}m$로 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.609-610
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• 2008

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권2호
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• pp.33-38
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• 2013

In this study, both a finite element analysis and an experimental analysis are executed to investigate the mechanical characteristics of dielectric material effects on warpage. Also, viscoelastic material properties are measured by DMA and are considered in warpage simulation. A finite element analysis is done by using both thermal elastic analysis and a thermo-viscoelastic analysis to predict the nonlinear effects. For experimental study, specimens warpage of non-symmetric structure with body size of $22.5{\times}22.5$ mm, $37.5{\times}37.5$ mm and $42.5{\times}42.5$ mm are measured under the reflow temperature condition. From the analysis results, experimental warpage is not similar to FEA results using thermal elastic analysis but similar to FEA results using thermo-viscoelastic analysis. Also, its effect on substrate warpage is increased as core thickness is decreased and body size is getting larger. These FEA and the experimental results show that the nonlinear characteristics of dielectric material play an important role on substrate warpage. Therefore, it is strongly recommended that non-linear behavior characteristics of a dielectric material should be considered to control warpage of FCBGA substrate under conditions of geometry, structure and manufacturing process and so on.