Anisotropic conductive adhesives/films (ACAs/ACFs) have been widely used not only to display IC packaging but also to semiconductor packaging in forms of chip-on-glass (COG), chip-on-flex (COF), and chip-on-board (COB).
In this study, wafer level packages (WLP) using ACAs solution for flip-chip interconnections have been developed and the effects of process parameters on the wafer level package performance were investigated. At first, the effect of several coating process parameters, such as coating speed, blade gap and temperature were investigated for the uniform thickness coating without voids and bubbles on a Au bumped wafer. After solvents drying and the subsequent singulation of a B-stage ACA solution coated wafer, singulated chips were flip-chip assembled on organic substrates using a thermo-compression bonding method. The reliabilities of flip chip assemblies using WLP were evaluated in terms of high temperature/humidity, and pressure cooker test and compared with those of conventional SCPs. In high temperature/humidity reliability test, there was no difference of flip chip reliabilities among two types of flip chip assemblies. However, in pressure cooker test, WLP using ACAs solution showed better PCT reliability than conventional ACF package.
As a conclustion, new WLP using ACAs solution were developed and successfully demonstrated with reduced processing steps for flip chip interconnections. WLP using ACAs solution can provide cost-effective ACA flip chip assemblies by the reduction of processing steps and times because they can eliminate several processes such as ACF slitting, ACF chip-size cutting, ACF prelamination on a substrate.
이방성 전도 접착제/필름(ACAs/ACFs)는 디스플레이 IC 뿐만 아니라 COG, COF, COB와 같은 반도체 패키지에도 널리 쓰여지고 있다. 본 연구에서는 이러한 ACAs/ACFs를 이용한 새로운 방법의 웨이퍼 레벨 패키지 공정을 개발하고 공정 시 유효한 변수에 대하여 고찰하였다.
이 새로운 웨이퍼 레벨 패키지 공정은 크게 네 공정으로 나뉜다. 1) 웨이퍼 위에 기포 없이 ACA 용액을 도포하는 공정, 2) 코팅된 용액을 B-stage 초기 상태의 필름으로 만드는 용매 건조 공정, 3) 형성된 필름의 박리 및 Si 파편 문제없이 개별칩으로 다이싱하는 공정, 4) 개별화 된 칩을 열압착 공정을 통해 PCB기판에 플립칩 접합하는 공정
ACA 용액을 블레이드 코팅을 이용하여 비솔더 범프가 형성된 웨이퍼 위에 직접적으로 코팅하고 이를 건조 하여 필름을 형성하였다. 코팅 시 웨이퍼 표면 온도를 높임으로써 범프 주위에 기포가 생기는 현상을 억제하였다. 형성된 필름의 질량 변화 측정과 유변학적 특성 변화 관찰을 이용하여 건조 공정을 최적화 하였고 시차주사열량계법(DSC) 결과를 바탕으로 필름의 경화의 잠재성과 보관성을 확인하였다. ACF가 형성된 웨이퍼를 개별 칩으로 다이싱 후 이를 열압착 공정을 통하여 플립칩 접합을 수행하여 성공적으로 새로운 웨이퍼 레벨 패키지를 구현하였다.
이 새로운 웨이퍼 레벨 패키지를 이용한 플립칩 어셈블리는 기존의 ACF를 이용한 플립칩 어셈블리와 비교하여 PCT 신뢰성에 있어서 더 나은 결과를 보여주었다. 이는 공정의 차이에 따라 ACA가 격는 접합 순서가 다르기 때문인 것으로 확인 되었다.
이 웨이퍼 레벨 패키지 공정을 통해 일반적인 ACF를 사용한 플립칩 접합 공정이나 기존 보고된 웨에퍼 레벨 패키지에 비해 ACF 슬릿팅, ACF 컷팅, ACF 가접합 공정 또는 웨이퍼 위에 ACF 라미네이션 및 이형지 제거 공정 등을 제거 할 수 있었다. 또한 추가적으로 필름의 형태에 비해 용액 상태가 더 좋은 유동성을 가지므로 LDI 접속과 같은 미세 피치 제품에 더 나은 적용성을 보여줄 수 있다.
