Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.12
no.1
s.34
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pp.9-16
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2005
This paper presents the development of new anisotropic conductive adhesives with enhanced thermal conductivity for the wide use of adhesive flip chip technology with improved reliability under high current density condition. The continuing downscaling of structural profiles and increase in inter-connection density in flip chip packaging using ACAs has given rise to reliability problem under high current density. In detail, as the bump size is reduced, the current density through bump is also increased. This increased current density also causes new failure mechanism such as interface degradation due to inter-metallic compound formation and adhesive swelling due to high current stressing, especially in high current density interconnection, in which high junction temperature enhances such failure mechanism. Therefore, it is necessary for the ACA to become thermal transfer medium to improve the lifetime of ACA flip chip joint under high current stressing condition. We developed thermally conductive ACA of 0.63 W/m$\cdot$K thermal conductivity using the formulation incorporating $5 {\mu}m$ Ni and $0.2{\mu}m$ SiC-filled epoxy-bated binder system to achieve acceptable viscosity, curing property, and other thermo-mechanical properties such as low CTE and high modulus. The current carrying capability of ACA flip chip joints was improved up to 6.7 A by use of thermally conductive ACA compared to conventional ACA. Electrical reliability of thermally conductive ACA flip chip joint under current stressing condition was also improved showing stable electrical conductivity of flip chip joints. The high current carrying capability and improved electrical reliability of thermally conductive ACA flip chip joint under current stressing test is mainly due to the effective heat dissipation by thermally conductive adhesive around Au stud bumps/ACA/PCB pads structure.
The interconnection mechanisms of a smart anisotropic conductive adhesive (ACA) during processing have been characterized. For an understanding of chemorheological mechanisms between the fluxing polymer and solder powder, a thermal analysis as well as solder wetting and coalescence experiments were conducted. The compatibility between the viscosity of the fluxing polymer and melting temperature of solder was characterized to optimize the processing cycle. A fluxing agent was also used to remove the oxide layer performed on the surface of the solder. Based on these chemorheological phenomena of the fluxing polymer and solder, an optimum polymer system and its processing cycle were designed for high performance and reliability in an electrical interconnection system. In the present research, a bonding mechanism of the smart ACA with a polymer spacer ball to control the gap between both substrates is newly proposed and investigated. The solder powder was used as a conductive material instead of polymer-based spherical conductive particles in a conventional anisotropic conductive film.
In order to develop COG (Chip On Glass) technology for LCD module interconnecting the driver IC to Al pad electrode on the glass substrate, Anisotropic Conductive Adhesive(ACA) process, the most promising one among COG technologies, was investigated. ACA process was carried out by two steps, dispensing of ACA resin in the bonding area and curing by W radiation. Load on the chip was ranged from 2.0 to 15kg and the chip was heated at about 12$0^{\circ}C$. In resin, the density of conductive particles coated with Au or Ni at the surface were 500, 1000, 2000 and 4000 particles/$\textrm{mm}^2$, and the diameter of particles were 5, 7 and 12${\mu}{\textrm}{m}$. As a result of the experiments, ACA process using ACA particle of diameter and density of 5${\mu}{\textrm}{m}$ and 4000 particles/$\textrm{mm}^2$ respectively shows optimum characteristic with the stabilzed bonding properties and contact resistance.
The low viscous epoxy resin(bisphenol F) with carboxylic acid as the reductants was introduced for high performance and reliability in the ACA with a low melting point alloy filler system. The curing characteristics of the epoxy resin and temperature dependant viscosity characteristic of epoxy resin at the melting temperature of LMPA were investigated by dynamic mode of differential scanning calorimetry (DSC) and rheometer, respectively. Based on these thermo-rheological characteristics of epoxy resin and LMPA, the optimum process system was designed. In order to remove the oxide layer on the surface of LMPA particle, three different types of carboxyl acid-based reductant were added to the epoxy resin. The wetting angles were about $18^{\circ}$ for carboxypropyldisilioxane, and $20.3^{\circ}$ for the carboxy-2-methylethylsiloxane, respectively.
본 연구에서는 Ag anisotropic conductive adhesive(ACA)의 종류, 경화 조건 및 안테나 패턴의 재질에 따른 flip chip bonding된 RFID die의 접합부 신뢰성이 조사되었다. 접합강도 측정에 의하여 접합강도가 최적화되는 공정 시간을 결정할 수 있었으며, 그러한 최적의 공정조건에서는 paste-type Ag ink로 인쇄된 안테나 상에서의 RFID die의 접합강도가 Cu 재질 안테나에 비해 상대적으로 높게 측정됨을 알 수 있었다. RFID tag의 인식거리 측정 시험을 통하여 적절한 경화 조건이 적용된다면 안테나의 재질이 인식거리 변화에 가장 주요한 영향을 미치는 인자임을 알 수 있었다. 아울러 Cu 안테나 패턴은 RFID die의 접합 과정에서 곡률을 가지며 휘어지면서 인식거리와 관련된 long-tem reliability를 악화시킬 수 있음을 관찰할 수 있었다.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.25
no.4
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pp.155-161
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2018
A Si chip with the Cu/Au bumps of $100-{\mu}m$ diameter was flip-chip bonded using different anisotropic conductive adhesives (ACAs) onto the local stiffness-variant stretchable substrate consisting of polydimethylsiloxane (PDMS) and flexible printed circuit board (FPCB). The average contact resistances of the flip-chip joints processed with ACAs containing different conductive particles were evaluated and compared. The specimen, which was flip-chip bonded using the ACA with Au-coated polymer balls as conductive particles, exhibited a contact resistance of $43.2m{\Omega}$. The contact resistance of the Si chip, which was flip-chip processed with the ACA containing SnBi solder particles, was measured as $36.2m{\Omega}$, On the contrary, an electric open occurred for the sample bonded using the ACA with Ni particles, which was attributed to the formation of flip-chip joints without any entrapped Ni particles because of the least amount of Ni particles in the ACA.
In this sutdy, a new class ACA(Anisotropic Conductive Adhesive) with low-melting-point alloy(LMPA) and self-organized interconnection method were developed. This developed self-organized interconnection method are achieved by the flow, melting, coalescence and wetting characteristics of the LMPA fillers in ACA. In order to observe self-interconnection characteristic, the QFP($14{\times}14{\times}2.7mm$ size and 1mm lead pitch) was used. Thermal characteristic of the ACA and temperature-dependant viscosity characteristics of the polymer were observed by differential scanning calorimetry(DSC) and torsional parallel rheometer, respectively. A electrical and mechanical characteristics of QFP bonding were measured using multimeter and pull tester, respectively. Wetting and coalescence characteristics of LMPA filler particles and morphology of conduction path were observed by microfocus X-ray inspection systems and cross-sectional optical microscope. As a result, the developed self-organized interconnection method has a good electrical characteristic($2.41m{\Omega}$) and bonding strength(17.19N) by metallurgical interconnection of molten solder particles in ACA.
모바일 정보통신기기를 중심으로 패키지의 초소형화, 고집적화를 위해 플립칩 공법의 적용이 증가되고 있고 있으며 접속피치의 미세화에 따라 솔더 및 언더필을 사용하는 C4 공법보다 ACA(Anisotropic Conductive Adhesive), NCA (Non-conductive Adhesive) 등의 접착제를 이용하는 칩본딩 공법에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, NCA 공법의 경우 산업 현장의 대량생산에 대응하기 위해서는 접착제의 속경화 특성이 요구되어 진다. 일반적으로 접착제의 경화거동은 DSC(Differential Scanning Calorimeter)를 사용해 확인하지만, 수초 이내에 경화되는 접착제의 경우는 적용되기 어렵다. 본 연구에서는 이러한 전자패키지용 접착제의 속경화 거동을 효과적으로 평가할 수 있는 방법을 조사 하였다. 실험에서 사용된 접착제는 에폭시계 레진 기반에 이미다졸계 경화제를 사용한 기본적인 포뮬레이션을 사용하였고, 경화시간은 160^{\circ}C에서 1분 이내에 경화되는 특성을 가지고 있다. 경화 거동을 확인하기 위해서 isothermal DSC와 DEA(Dielectric Analysis)의 두가지 방법을 사용해 비교하였다. 두 실험 방법 모두 $160^{\circ}C$를 유지하며 경화 거동을 확인하였고, DoC(Degree of Cure)의 측정오차를 비교 분석하였다. DEA는 이온 모빌리티 변화에 따른 유전손실율을 측정하는 방법으로 80~90% 이후의 경화도는 측정되지 않았지만, 수초 이내에 경화되는 속경화 특성을 평가하기에 적합한 것으로 확인되었다.
Kim, Ju-Hyung;Kim, Jun-Ki;Hyun, Chang-Yong;Lee, Jong-Hyun
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.17
no.4
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pp.41-48
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2010
To improve the pot life of one-part in-house anisotropic conductive paste (ACP) formulations, 2-methyl imidazole curing accelerator powders were encapsulated with five agents. Through measuring the melting point of the five agents using DSC, it was confirmed that a encapsulation process with liquid-state agents is possible. Viscosity of ACP formulations containing the encapsulated imidazole powders was measured as a function of storage time from viscosity measurements. As a result, pot life of the formulations containing imidazole powders encapsulated with stearic acid and carnauba wax was improved, and these formulations indicated similar curing behaviors to a basic formulation containing rare imidazole. However, the bondlines made of these formulations exhibited low average shear strength values of about 37% level in comparison with the basic formulation.
모바일 정보통신기기를 중심으로 전자패키지의 초소형화, 고집적화를 위해 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. 최근에는 언더필을 사용하는 플립칩 공법보다 미세피치 대응성을 위해 NCP를 이용한 플립칩 공법에 대한 요구가 증가되고 있는데, NCP의 상용화를 위해서는 공정성과 함께 신뢰성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 LDI(LCD drive IC) 모듈을 위한 COF(Chip-on-Film) 플립칩 패키징용 NCP 포뮬레이션을 개발하고 이를 적용한 COF 패키지의 신뢰성을 조사하였다. 테스트베드는 면적 $1.2{\times}0.9mm$, 두께 $470{\mu}m$, 접속피치 $25{\mu}m$의 Au범프가 형성된 플리칩 실리콘다이와 접속패드가 Sn으로 finish된 폴리이미드 재질의 flexible 기판을 사용하였다. NCP는 에폭시 레진과 산무수물계 경화제, 이미다졸계 촉매제를 사용하여 다양하게 포뮬레이션을 하였다. DSC(Differential Scanning Calorimeter), TGA(Thermogravimetric Analysis), DEA(Dielectric Analysis) 등의 열분석장비를 이용하여 NCP의 물성과 경화거동을 확인하였으며, 본딩 후에는 보이드를 평가하고 Peel 강도를 측정하였다. 최적의 공정으로 제작된 COF 패키지에 대한 HTS (High Temperature Stress), TC (Thermal Cycling), PCT (Pressure Cooker Test)등의 신뢰성 시험을 수행한 결과 양산 적용 가능 수준의 신뢰성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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