In this paper, new model parameter extraction procedure for high-density packages is proposed. The s-parameters were measured up to 20 GHz using network analyzer HP8510 and cascade probe, and the cascade transmission matrix conversion was performed to extract the equivalent circuit model parameters of the high-density packages.
We applied the proposed procedure to extract the model parameters of Anisotropic Conductive Film (ACF) flip-chip package and Multiple Line Grid Array (MLGA) package. As a result of the model parameter extraction, we have shown that the high-density packages have possibilities of the application in the frequency range of over 10 GHz.
We also analyzed the extracted parameters of the packages with the considerations of the characteristics of material and physical structure and suggested the future direction of the high-density packages.
Finally, we confirmed the reliability of the proposed method and discussed about the problems and further works for more reliable measurement and model parameter extraction.
최근 들어 고성능, 고집적 회로의 요구가 급속하게 증가하고 있다. 집적 회로의 동작 주파수가 1GHz를 이미 넘었고, 이에 따른 보드상에서의 동작주파수도 증가하고 있는 추세다. 따라서 이러한 고성능, 고집적 회로의 패키지 기술 또한 고주파 시스템 구현에 있어서 매우 중요한 부분이 되고 있으며, 특히 시스템 전체의 속도 뿐 아니라, 가격, 신뢰성 등에도 큰 영향을 주고 있다. 본 연구에서는 이러한 패키지 기술의 동향에 발맞추어, 고집적 회로에 사용 가능한 패키지의 전기적 특성을 분석하는 방법을 다룬다. 특히, 패키지 부분을 R, L, C를 이용한 고주파 전기적 등가 모델을 실험을 통해 추출해 내는 새로운 방법을 제안하며, 제안된 방법을 통해 다음의 두 가지 종류의 패키지에 대해 고주파 전기적 등가 모델을 추출하여 이 방법의 신뢰성과 유용성을 확인하였다. 첫 번째 예로, 이방성 전도성을 가진 박막 (Anisotropic Conductive Film)을 이용한 플립-칩 패키지를, 그리고 두 번째 예로 다중 금속 격자 배열 (Multiple Line Grid Array) 패키지의 고주파 등가 모델을 추출을 하였다. 두 가지 경우 공통적으로 다음과 같은 방식으로 고주파 등가 회로의 추출이 이루어졌다. 먼저, 측정용 보드를 설계하고, 모델을 추출하고자 하는 패키지를 이용하여 이를 조립하고, Network Analyzer로 s-parameter를 측정한 후, 고주파 해석 및 행렬 연산을 통해 최종적으로 등가 회로를 계산해 낸다. 그리고 추출해 낸 고주파 등가 회로 모델은 패키지를 구성하는 물질의 특성과 물리적 구조의 영향을 파악하는데 큰 도움을 주었으며, 좀더 우수한 성능의 패키지 구현을 위한 방법 또한 제시하였다. 최종적으로, 추출된 등가 회로 모델의 유용성과 신뢰성을 평가하기 위해 패키지의 방향성 및 측정 오차에 대한 원인 분석과 개선 방향에 대하여 논하였다.
