Warpage of chip package causes poor product yield in the process of mass production of electronic products. However, the prediction of warpage is difficult due to the complex and diverse substrate structures and the long processes. In this study, thermo-mechanical properties of epoxy materials and electroplated copper were measured accurately, and simplified printed circuit board model was suggested that could respond to various printed circuit board structures to enhance the warpage predictability of chip packages. Especially, dielectric glass fiber reinforced polymers in printed circuit board (PCB) became thinner recently, which results in difference between flexural and tensile properties. Due to the various structures of the PCBs, the distances from the neutral plane of the composite are varied within the product and one property cannot represent warpage behavior of composites. To counter this, the composite was modelled as a tri-layer structure to represent heterogeneity along thickness direction. The effective modulus of each layer of tri-layer structure was calculated from accurately measured properties, and this modeling allowed us to predict the warpage behavior of the composite layers in various locations. From this study, we will provide direction to address the various structures in predicting the warpage of PCB and chip packages.
칩 패키지의 휨은 전자 제품들의 양산 과정에서 제품 불량을 야기하며, 제품의 수율을 감소시킨다. 그러나 휨의 예측은 기판 구조의 복잡함 및 다양함과 긴 공정 과정으로 인하여 쉽지 않다. 본 학위 논문에서는 칩 패키지의 휨 예측력을 높이기 위하여 에폭시 소재 및 전기 도금 구리의 정확한 물성을 측정하고, 다양한 인쇄 회로 기판 구조에 대응할 수 있는 단순화된 모델을 제시하였다. 인쇄 회로 기판에서 유전체 역할을 하는 유리 섬유 보강 폴리머는 제품의 경박단소화와 함께 그 두께가 얇아지는 추세이며, 이에 따라 두께 방향의 이종성이 도드라지며 굽힘 물성과 인장 물성 차이가 발생한다. 인쇄 회로 기판의 다양한 구조로 인하여 이 복합재의 중립면으로부터 거리는 한 제품 내에서도 차이를 보이게 되며, 굽힘과 인장 중 한 가지 물성으로는 복합재의 거동을 모두 표현할 수 없다. 따라서 이에 대응하기 위하여 복합재를 매트릭스 사이에 섬유를 포함시킨 삼층 구조로 모델링하였다. 박형 재료의 특성에 맞게 정확히 측정된 물성으로부터 삼층 구조 각 층의 유효 물성을 디자인하였고, 이 모델링을 통하여 다양한 위치에 존재하는 복합재 층의 휨 거동을 예측할 수 있게 하였다. 본 연구를 통하여 인쇄 회로 기판과 칩 패키지의 휨 예측에 있어서 그 다양한 구조에 대응할 수 있도록 방향성을 제시할 것이다.
