Electronic packaging industry is demanding the value of high density, high performance and small packaging size moving toward fine pitch technologies. Especially, in Chip on Board (COB) interconnection, the fine pitch technologies such as NCF of future adhesive material and Hybrid-Bump, typical bump structure for 3D Through Silicon Via (TSV) have been studied as connection methods. However, as these fine pitch technologies are sophisticated, they are disadvantageous in that they require a long processing time. The conventional COB interconnection method takes very long time because it needs three steps of aligning, bonding, cooling. During the bonding step, the process of raising the temperature by applying heat is very slow, and the cooling step takes the longest time. Therefore, there is a limit to the speed of production.
However, in this study, a new method (High-Speed Bonding) was introduced which can proceed the bonding process for a very short time using a pre-heated bar. High-Speed bonding is very fast at the rate of heat-up in bonding step. Also, because of distinction between bonding equipment and aligning equipment, it does not require the cooling step, which can greatly improve the productivity. So, this new interconnection method, High Speed Boding was applied to the NCF and Hybrid-Bump for fine pitch implementation. First, the optimization of NCF and bonding conditions for High-Speed Bonding was performed. And then, it was applied to the Hybrid-Bump structure and the characterization of interconnection joint and reliability test was performed. Ultimately, the feasibility of High-Speed bonding in fine pitch was explored.
반도체 패키징 산업은 고밀도, 고성능, 소형화의 가치를 요구하며 점차 미세 피치 기술로 나아가고 있다. 특히, 칩과 기판을 연결하는 COB (Chip on Board) 접합에서, 미래 접속 물질로 유망한 비전도성 필름과 3차원 TSV (Thorugh Silicon Via)에 사용되는 하이브리드 범프 구조 등 다양한 미세 피치 기술들이 연구되고 있는 시점이다. 하지만 이러한 미세 피치 기술들은 정교한 기술로서 그 공정 시간이 매우 길다는 단점이 있다. 기존의 접합 방식은 얼라이닝, 본딩, 쿨링 세 가지 단계를 거치며 매우 긴 시간이 소요된다. 본딩 과정에서 열을 가해주어 온도를 올리는 과정이 매우 느리고, 냉각 역시 제일 긴 시간을 소비한다. 따라서 제품을 생산하는 속도에 있어서 제한이 있다.
하지만 본 연구에서는, 미리 가열해놓은 고온의 바를 이용하여 매우 짧은 시간 동안 접합을 진행할 수 있는 새로운 방식 (고속 본딩)을 도입하였다. 고속 본딩은 열을 가하는 승온 속도가 매우 빠르다. 또한, 얼라이닝과 본딩 장비의 구별로 냉각 단계가 필요하지 않아, 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다. 따라서 이 새로운 방식인 고속 본딩을 미세 피치 구현을 위한 비전도성필름과 하이브리드 범프 기술에 적용하였다. 먼저 고속 본딩을 위한 비전도성 필름과 본딩 조건의 최적화 작업이 수행되었다. 그리고 이를 하이브리드 범프 구조에 적용하여, 연결 조인트와 신뢰성 검사에 대한 특성 평가를 수행하였다. 궁극적으로는 미세 피치 접합에서의 고속 본딩의 실현 가능성을 탐색하였다.
