본 논문에서는 웨이퍼 영상에서 다이 위치를 인식하기 위한 새로운 코너점 검출 방법을 제안한다. 웨이퍼 다이 위치 인식은 WSCSP(Wafer Scale Chip Scale Packaging)기술에 필수적인 과정으로서 웨이퍼 윗면의 다이 패턴을 얼마나 정확히 인식하느냐에 따라서 후 공정의 정확도가 결정된다. 본 논문에서는 정확한 다이 위치를 인식하기 위하여 계층적 명암 영상 코너 검출 방법을 제안한다. 새로운 코너 검출자는 코너 영역을 마스크 크기에 따라서 동심원으로 나누어 각각의 동심원에서의 코너성과 방향성을 구하여 정확한 코너점을 검출하도록 하였다. 또한 계층적 구조를 가지고 처리하여 기존의 명암 영상코너 검출자 보다 더 빠른 처리 속도를 얻을 수 있도록 하였다.
In this paper, we propose a new wafer level package (WLP) for the RF MEMS applications. The Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) are fabricated and hermetically packaged in a new wafer level packaging process. With the use of Au-Sn eutectic bonding method, we bonded glass cap and FBAR device wafer which has groove-shaped via formed in the backside. The device wafer includes a electrical bonding pad and groove-shaped via for connecting to the external bonding pad on the device wafer backside and a peripheral pad placed around the perimeter of the device for bonding the glass wafer and device wafer. The glass cap prevents the device from being exposed and ensures excellent mechanical and environmental protection. The frequency characteristics show that the change of bandwidth and frequency shift before and after bonding is less than 0.5 MHz. Two packaged devices, Tx and Rx filters, are attached to a printed circuit board, wire bonded, and encapsulated in plastic to form the duplexer. We have designed and built a low-cost, high performance, duplexer based on the FBARs and presented the results of performance and reliability test.
IoT 적용을 위해서는 다종 소자를 높은 connectivity 밀도로 집적화시키는 전자패키징 기술이 매우 중요하다. FOWLP 기술은 입출력 밀도가 높고, 소자의 집적화가 우수하고, 디자인 유연성이 우수하여, 최근 개발이 집중되고 있는 기술이다. 웨이퍼나 패널 기반의 FOWLP 기술은 초미세 피치 RDL 공정 기술과 몰딩 기술 개발이 최적화 되어야 할 것이다. 3D stacking 기술 특히 웨이퍼 본딩 후 TSV를 제조하는 방법(via after bonding)은 가격을 낮추면서 connectivity를 높이는데 매우 효과적이라 하겠다. 하지만 저온 웨이퍼 본딩이나 TSV etch stop 공정과 같이 아직 해결해야할 단위 공정들이 있다. Substrate 기술은 두께를 줄이고 가격을 낮추는 공정 개발이 계속 주목되겠지만, 칩과 PCB와의 통합설계(co-design)가 더욱 중요하게 될 것이다.
최근 모바일, IoT, 차량 등의 많은 산업군에서 발생하는 다양한 종류의 신호 및 전력 요구가 증가함에 따라 그에 맞는 성능 향상과 소형화에 대한 요구가 높아지고 있는 상황이다. 이러한 추세에 따라 고성능의 칩이 필요해지고 이러한 칩을 패키징 할 수 있는 고급 패키지 기술의 개발 필요성이 높아지고 있는 상황이다. 이러한 상황에서 FOWLP 공정 기술은 이에 맞는 적합한 기술이며 이 공정에서의 부족한 점을 개선하기 위하여 사용되고 연구되고 있는 플라즈마 응용 기술들에 대하여 본 논문에서 알아보았으며 크게 4가지 부분으로 나누어 각 부분에서 사용되는 플라즈마 응용 기술들에 대한 소개와 연구 사례를 설명한다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제15권2호
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pp.91-95
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2014
This paper presents the structure and process technology of simple and low-cost wafer-level packaging (WLP) for thin film radio frequency (RF) devices. Low-cost practical micromachining processes were proposed as an alternative to high-cost processes, such as silicon deep reactive ion etching (DRIE) or electro-plating, in order to reduce the fabrication cost. Gold (Au)/Tin (Sn) alloy was utilized as the solder material for bonding and hermetic sealing. The small size fabricated WLP of $1.04{\times}1.04{\times}0.4mm^3$ had an average shear strength of 10.425 $kg/mm^2$, and the leakage rate of all chips was lower than $1.2{\times}10^{-5}$ atm.cc/sec. These results met Military Standards 883F (MIL-STD-883F). As the newly proposed WLP structure is simple, and its process technology is inexpensive, the fabricated WLP is a good candidate for thin film type RF devices.
Piezoresistive type contact force sensor array is fabricated by (111) Silicon bulk micromachining for continuous blood pressure monitoring. Length and width of the unit sensor structure is $200{\mu}m$ and $190{\mu}m$, respectively. The gap between sensing elements is only $10{\mu}m$. To achieve wafer level packaging, the sensor structure is capped by PDMS soft cap using wafer molding and bonding process with $10{\mu}m$ alignment precision. The resistance change over contact force was measured to verify the feasibility of the proposed sensor scheme. The maximum measurement range and resolution is 900 mm Hg and 0.57 mm Hg, respectively.
본 논문에서는 웨이퍼 레벨 기술을 이용한 CIS용 폴리머 접합 기술을 연구하고 접합 후의 warpage 분석과 개별 패키지의 신뢰성 테스트를 수행하였다. 균일한 접합 높이를 유지하기 위하여 glass 웨이퍼 상에 dam을 형성하고 접합용 폴리머 층을 patterning하여 Si과 glass 웨이퍼의 접합 테스트를 수행하였다. Si 웨이퍼의 접합온도, 접합 압력 그리고 접합 층이 낮을수록 warpage 결과가 감소하였으며 접합시간과 승온 시간이 짧을수록 warpage 결과가 증가하는 것을 확인하였다. 접합 된 웨이퍼를 dicing 하여 각 개별 칩 단위로 TC, HTC, Humidity soak의 신뢰성 테스트를 수행하였으며 warpage 결과가 패키지의 신뢰성 결과에 미치는 영향은 미비한 것으로 확인되었다.
Concepts.Wafer-Level Chip-Scale Concept with Handling Substrate.Low Accuracy Placement Layout with Isolation Trench.Possible Pitch of Interconnections down to $10{\mu}{\textrm}{m}$ (Sn-Grains).Wafer-to-Wafer Equipment Adjustment Accuracy meets this Request of Alignment Accuracy (+/-1.5 ${\mu}{\textrm}{m}$).Adjustment Accuracy of High-Speed Chip-to-Wafer Placement Equipment starts to meet this request.Face-to-Face Modular / SLID with Flipped Device Orientation.interchip Via / SLID with Non-Flipped Orientation SLID Technology Features.Demonstration with Copper / Tin-Alloy (SLID) and W-InterChip Vias (ICV).Combination of reliable processes for advanced concept - Filling of vias with W as standard wafer process sequence.No plug filling on stack level necessary.Simultanious formation of electrical and mechanical connection.No need for underfiller: large area contacts replace underfiller.Cu / Sn SLID layers $\leq$$10{\mu}{\textrm}{m}$ in total are possible Electrical Results.Measurements of Three Layer Stacks on Daisy Chains with 240 Elements.2.5 Ohms per Chain Element.Contribution of Soldering Metal only in the Range of Milliohms.Soldering Contact Resistance ($0.43\Omega$) dominated by Contact Resistance of Barrier and Seed Layer.Tungsten Pin Contribution in the Range of 1 Ohm
본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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