• 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.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.89-93
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• 2020

반도체 패키지의 경박단소화로 인해 발생하는 복잡한 휨 거동은 내부 응력을 발생시켜 박리나 균열과 같은 다양한 기계적인 결함을 야기한다. 이에 따른 수율 감소를 막기 위해 휨 거동을 정확하게 예측하려는 노력은 다양한 측면에서 그 접근이 이루어지고 있다. 이 중 패키지를 구성하는 주 재료인 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 균질한 물질로 취급되어 열에 의한 휨 거동은 전혀 없는 것으로 묘사된다. 그러나 실리콘을 얇게 가공하기 위해서 진행되는 그라인딩과 폴리싱에 의해 상온에서 휨이 발생한다는 사실이 보고되어 있고, 이는 표면에 형성되는 damage layer가 두께 방향으로 불균질함을 발생시키는 것으로부터 기인한다. 이에 본 논문에서는 반도체 패키징 공정 중 최고온 공정 과정인 solder reflow 온도에서 단면 연마된 웨이퍼가 나타내는 휨 거동을 측정하고, 이러한 휨 량이 나타나는 원인을 연마된 면과 그렇지 않은 면의 열팽창계수를 측정함으로써 밝혀내었다. 측정에는 미세 변형률과 형상이 모두 측정 가능한 3차원 디지털 이미지 상관법(Digital Image Correlation; DIC)을 이용하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권1호
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• pp.67-73
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• 2020

본 논문에서는 FEM(유한요소) 기법을 사용하여 FCCSP용 임베디드 PCB의 캐비티 구조와 프리프레그 재료의 종류에 따라 PCB에서 발생한 warpage와 von Mises 응력 해석을 수행하였다. 유한요소 해석에는 1/2 substrate 모델과 정적해석이 적용되었다. warpage 해석 결과에 의하면 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격이 증가할수록 warpage가 증가하였고, 탄성계수와 열팽창계수가 높은 프리프레그 재료를 적용했을 때 warpage가 증가하였다. 응력의 해석결과에 따르면 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격의 영향은 프리프레그 재료에 따라 다르게 나타났다. 즉 열팽창계수가 코어재료보다 월등히 높은 재료를 적용했을 때 칩이 실장되는 캐비티와 칩의 간격이 증가할수록 응력이 증가하였고, 열팽창계수가 코어재료보다 낮은 프리프레그를 적용하면 응력이 감소하였다. 이와 같은 결과는 신뢰성 관점에서 실장된 칩이 실장되는 캐비티의 구조와 프리프레그 재료간 상관관계가 있음을 시사하고 있다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 춘계학술대회논문집
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• pp.136-142
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• 1999

The injection molded part shrinks in the process of solidification by the amount of the coefficient of linear thermal expansion multiplied by the temperature difference between the coefficient of linear thermal expansion multiplied by the temperature difference between the room temperature and the temperature at which the solid structure is formed in the mold And it is called warpage for this type of deformation that shrinkage are not uniform throughout the injection molded part. To predict warpage phenomena in the articles the results obtained theoretically from the change of mold temperature fiber content of composites have been compared with exsperimental results.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권1호
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• pp.41-45
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• 2018

기술의 발전과 전자기기의 소형화와 함께 반도체의 크기는 점점 작아지고 있다. 이와 동시에 반도체 성능의 고도화가 진행되면서 입출력 단자의 밀도는 높아져 패키징의 어려움이 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 산업계에서는 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FO-WLP)에 주목하고 있다. 또한 FO-WLP는 다른 패키지 방식과 비교해 얇은 두께, 강한 열 저항 등의 장점을 가지고 있다. 하지만 현재 FO-WLP는 생산하는데 몇 가지 어려움이 있는데, 그 중 한가지가 웨이퍼의 휨(Warpage) 현상의 제어이다. 이러한 휨 변형은 서로 다른 재료의 열팽창계수, 탄성계수 등에 의해 발생하고, 이는 칩과 인터커넥트 간의 정렬 불량 등을 야기해 대량생산에 있어 제품의 신뢰성 문제를 발생시킨다. 이러한 휨 현상을 방지하기 위해서는 패키지 재료의 물성과 칩 사이즈 등의 설계 변수의 영향에 대해 이해하는 것이 매우 중요하다. 이번 논문에서는 패키지의 PMC 과정에서 칩의 두께와 EMC의 두께가 휨 현상에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 알아보았다. 그 결과 특정 칩과 EMC가 특정 비율로 구성되어 있을 때 가장 큰 휨 현상이 발생하는 것을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권2호
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• pp.1-7
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• 2006

본 논문에서는 솔더 레지스트(solder resist)의 두께와 코어의 물성에 따른 인쇄회로기판의 철의 크기와 형상에 대하여 연구하였다. 인쇄회로기판의 굽힘 변형은 적층되는 재료의 열팽창계수의 차이에 의해 발생한다. 따라서 굽힘 변형의 감소를 위해서는 열팽창계수의 차이가 작은 적층 재료를 사용하는 것이 필요하며, 구조 형상에서도 상면과 하면의 불균일성을 완화시킬 필요가 있다. 또한, 적층 재료에서 코어의 강성을 높여 점의 발생을 억제할 수 있다. 코어를 이루는 복합재료는 적층 순서와 섬유 각에 따른 물성 특성의 방향성에 따라 굽힘과 비틀림이 연성되는 현상을 보이며, 이와 같은 성질을 이용하면 휨을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 2층으로 구성된 chip scale package (CSP) 기판의 휨에 대한 연구로, 실험 및 유한 요소해석 툴을 이용하여 개선 결과를 도출하였다.

• Composites Research
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• 제25권4호
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• pp.117-125
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• 2012

필름 삽입 사출 시편의 휨은 비대칭적인 잔류응력 분포에 기인한다. 비대칭적 잔류응력과 온도 분포는 삽입된 필름 표면의 수직방향으로 지연되는 열 전달에 의해 발생한다. 사출 공정조건 최적화를 통해 필름 삽입 사출 시편의 휨을 억제할 수 없었기 때문에, 필름 삽입 사출 시편의 휨을 최소화하기 위해서 유리 섬유가 강화된 복합재료를 기판으로 사용하였다. 유리 단섬유의 분포를 마이크로 CT 장비를 이용하여 평가하였다. 복합재료로 구성된 기판을 이용한 필름 삽입 사출 시편의 배향 텐서와 휨을 계산하기 위해서는 적절한 마이크로 역학, 이방적 열팽창계수 및 닫힌 어림법 모델이 선택되어야만 한다. 여섯 종류의 마이크로 역학모델, 세 종류의 열 팽창 계수 모델 및 다섯 종류의 닫힌 어림법 모델을 고려한 후, Mori-Tanaka 모델, Rosen and Hashin 모델 및 third orthotropic 닫힌 어림법 모델을 선택하였다. 수치적으로 계산된 섬유 배향 텐서와 휨에 관한 결과들은 실험결과와 잘 일치하였고, 유리 섬유의 보강효과가 필름 삽입 사출 복합 재료 시편의 휨에 미치는 영향을 파악하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.61-67
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• 2020

본 논문에서는 FEM(유한요소) 기법을 사용하여 칩이 실장되는 않은 substrate와 칩이 실장된 substrate의 warpage를 해석하여 칩의 실장이 warpage에 미치는 영향을 비교·분석하였다. 또한, warpage를 감소시키기 위한 substrate의 층별 두께의 영향도 분석과 층별 두께 조건을 다구찌법에 의한 신호 대 잡음 비로 분석하였다. 해석 결과에 의하면 칩이 실장되면 substrate의 warpage는 패턴의 방향이 변할 수 있고, 칩이 실장되면서 패키지의 강성도(stiffness)가 증가하고, 패키지 상·하의 열팽창계수의 차이가 작아지면서 warpage는 감소하였다. 또한, 칩이 실장되지 않은 substrate를 대상으로 설계 파라메타의 영향도 분석 결과에 의하면 warpage를 감소시키기 위해서는 회로층 중에서 내층인 Cu1과 Cu4를 중점 관리하고, 다음으로 바닥면의 solder resist 층의 두께와 Cu1과 Cu2 사이의 프리프레그 층의 두께를 관리해야 한다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제15권4호
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• pp.1-9
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• 2016

The warpage on mobile phone camera packages occurs due to the CTE(Coefficient of Thermal Expansion) mismatch between a thin silicon die and a substrate. The warpage in the optical instruments such as camera module has an effect on the field curvature, which is one of the factors degrading the optical performance and the product yield. In this paper, we studied the effect of die bonding epoxy on the package and optical performance of mobile phone camera packages. We calculated the warpages of camera module packages by using a finite element analysis, and their shapes were in good agreement showing parabolic curvature. We also measured the warpages and through-focus MTF of camera module specimens with experiments. The warpage was improved on an epoxy with low elastic modulus at both finite element analysis and experiment results, and the MTF performance increased accordingly. The results show that die bonding epoxy affects the warpage generated on the image sensor during the packaging process, and this warpage eventually affects the optical performance associated with the field curvature.