NCP/ACF를 적용한 플립칩 패키지의 신뢰성 연구

초록

모바일 정보통신기기를 중심으로 전자패키징 기술은 저가격화, 초소형화, 고집적화 등을 위해 접속피치가 미세화 되는 방향으로 발전해 왔다. 이에 미세피치 접속이 가능하고 패키지의 실장밀도 및 전기적 특성이 우수한 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. 가격경쟁력과 미세피치 대응성을 위해서는 NCP를 이용한 플립칩 공법에 대한 요구가 증가되고 있는데 NCP의 상용화를 위해서는 신뢰성 확보와 함께 고생산성을 위한 속경화 성능이 요구된다. 본 연구에서는 NCP 포뮬레이션을 개발하고 상용화된 ACF와 함께 COB(Chip-on-Board) 플립칩 패키지에 적용하여 신뢰성 결과를 비교하였다. 실험에 사용된 NCP의 레진은 에폭시계, 경화제로는 dicyandiamide, 촉매제로는 이미다졸계와 잠재성 촉매제를 사용하여 포뮬레이션을 하였고 ACF는 H사의 Au볼을 함유하고 있는 일반용 ACF를 사용하였다. 경화거동과 물성을 확인하기 위해 DSC(Differential scanning calorimeter) 분석을 수행하였다. 테스트베드는 면적 5.2×7.2mm, 두께 650㎛, 접속피치 200㎛의 Cu필러에 Au범프가 형성된 글래스칩과 접속패드가 Sn으로 finish된 FR-4 PCB기판을 사용하였다. 기판과 칩은 본딩 전 PVA Tepla의 Microwave 플라즈마 장비로 전처리를 하였으며, Panasonic FCB-3 플립칩 본더를 사용하여 열압착 본딩 후 die shear를 이용하여 접합강도를 측정하였다. 또한 HAST(highly accelerated stress test)를 121℃/100%RH의 조건으로 실험하여 신뢰성을 평가하였다.