Solid Epoxy를 이용한 패키지 및 솔더 크랙 신뢰성 확보를 위한 실험 및 수치해석 연구

조영민; 좌성훈

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자료유형: 학술저널

저자정보: 조영민 좌성훈

저널정보: 한국마이크로전자및패키징학회 마이크로전자 및 패키징학회지 마이크로전자 및 패키징학회지 제27권 제1호

발행연도: 2020.1

수록면: 55 - 65 (11page)

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2020

SLP (Substrate Like PCB) 기술의 마이크로비아 신뢰성과 Solid Epoxy를 이용한 패키지 솔더 볼 크랙 신뢰성

조영민 2020.01 학위논문

실험 및 수치해석을 이용한 SLP (Substrate Like PCB) 기술에서의 마이크로 비아 신뢰성 연구

조영민 , 좌성훈 마이크로전자 및 패키징학회지 2020.01 학술저널

Solid Epoxy를 이용한 패키지 및 솔더 크랙 신뢰성 확보를 위한 실험 및 수치해석 연구

조영민 , 좌성훈 마이크로전자 및 패키징학회지 2020.01 학술저널

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반도체 패키지에서 언더필의 사용은 패키지의 응력 완화 및 습기 방지에 중요할 뿐만 아니라, 충격, 진동 시에패키지의 신뢰성을 향상시키는 중요한 소재이다. 그러나 최근 패키지의 크기가 커지고, 매우 얇아짐에 따라서 언더필의사용이 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 epoxy를스마트 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 결과solid epoxy가 없는 경우 보다, solid epoxy를 적용한 경우가 신뢰성이 향상되었다. 또한 solid epoxy를 패키지의 외곽 4 곳에 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.

The use of underfill materials in semiconductor packages is not only important for stress relieving of the package, but also for improving the reliability of the package during shock and vibration. However, in recent years, as the size of the package becomes larger and very thin, the use of the underfill shows adverse effects and rather deteriorates the reliability of the package. To resolve these issues, we developed the package using a solid epoxy material to improve the reliability of the package as a substitute for underfill material. The developed solid epoxy was applied to the package of the application processor in smart phone, and the reliability of the package was evaluated using thermal cycling reliability tests and numerical analysis. In order to find the optimal solid epoxy material and process conditions for improving the reliability, the effects of various factors on the reliability, such as the application number of solid epoxy, type of PCB pad, and different solid epoxy materials, were investigated. The reliability test results indicated that the package with solid epoxy exhibited higher reliability than that without solid epoxy. The application of solid epoxy at six locations showed higher reliability than that of solid epoxy at four locations indicating that the solid epoxy plays a role in relieving stress of the package, thereby improving the reliability of the package. For the different types of PCB pad, NSMD (non-solder mask defined) pad showed higher reliability than the SMD (solder mask defined) pad. This is because the application of the NSMD pad is more advantageous in terms of thermomechanical stress reliability because the solderpad bond area is larger. In addition, for the different solid epoxy materials with different thermal expansion coefficients, the reliability was more improved when solid epoxy having lower thermal expansion coefficient was used.

참고문헌 (11)

참고문헌 신청

S. Kang / 2019 / Fire in Your Hands: Understanding Thermal Behavior of Smartphones / The 25th Annu. Int. Conf. on Mobile Computing and Networking (MobiCom) 13:1

김경호 / 2012 / 4개의 칩이 적층된 FBGA 패키지의 휨 현상 및 응력 특성에 관한 연구 / 마이크로전자 및 패키징학회지 19(2):7~15

양희걸 / 2014 / 패키지 기판의 Warpage 해석을 위한 열팽창계수의 측정 및 평가 / 대한기계학회논문집 A 38(10):1049~1056

박동현 / 2014 / 공정 단계에 따른 박형 Package-on-Package 상부 패키지의 Warpage 특성 분석 / 마이크로전자 및 패키징학회지 20(2):65~70

N. Jiang / 2019 / Reliability issues of lead-free solder joints in electronic devices / Sci. Technol. Adv. Mat. 20(1):876

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조영민

소속기관 한국마이크로전자및패키징학회

주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 재료공학

논문수 2 이용수 69

좌성훈

소속기관 서울과학기술대학교 지능형반도체공학과

주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 재료공학

논문수 33 이용수 856

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