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(A) study on effects of non-conductive films(NCFs) material properties and bonding parameters on Cu-pillar/Sn-Ag hybrid bump interconnection using thermo-compression bonding = 구리/주석-은 하이브리드 범프 접합시 열압착 접합 공정에서 비전도성 접속 필름의 물성과 접합 변수의 영향에 대한 연구
서명 / 저자 (A) study on effects of non-conductive films(NCFs) material properties and bonding parameters on Cu-pillar/Sn-Ag hybrid bump interconnection using thermo-compression bonding = 구리/주석-은 하이브리드 범프 접합시 열압착 접합 공정에서 비전도성 접속 필름의 물성과 접합 변수의 영향에 대한 연구 / Min-Gu Jang.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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8035281

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

MMS 20005

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초록정보

Recently, electronic devices and components have high capacity, high I/O density, high performance, high power efficiency, and miniaturization. In order to satisfy this, ultra-fine pitch bumps are formed on semiconductor chips to use 3D stacking using through silicon via. To use 3D-TSV technique, a method using Non-conductive adhesive films(NCFs), a solid film-type bonding material, has been introduced to supplement for the disadvantages of the existing bonding methods. However, the conventional thermo-compression bonding method using NCFs has the disadvantage that the bonding speed is slow and the productivity is very low by bonding the chips individually. So, research to overcome these disadvantages is being actively conducted. In this study, in order to obtain the optimized solder joint morphology, the factors affecting the NCFs viscosity were studied in terms of bonding parameters and the NCFs material properties. By adjusting phenoxy resin, silica filler and curing agent contents, NCFs with thermo-mechanical properties of CTE $\alpha$1 56.7ppm/$^\circ C$, $\alpha$2 173.1ppm/$^\circ C$, Modulus 3.15Gpa and Tg 172.3$^\circ C$ were obtained. Also, the optimized solder joint morphology in single chip bonding was obtained by developing a 17-second high speed thermo-compression bonding technology with heating rate of about 44$^\circ C$/s. The high speed thermo-compression gang bonding technology was developed about 62 times faster than the existing process method with stable solder joint morphology by double chips gang bonding and triple chips gang bonding through effective temperature and pressure distribution using bonding tool with 40mm x 5mm horn. The electrical properties and reliability test were performed, yielding better daisy chain resistance and reliability than single chip bonding results.

최근의 전자기기 및 부품은 고용량화, 고집적화, 고성능, 높은 전력 효율을 가지며 소형화되고 있기에 이를 만족시키기 위해 반도체 칩에 fine pitch의 범프를 구성하여 Through silicon via를 이용한 3D 적층을 하는 방식이 사용되고 있습니다. 이러한 TSV를 구성하기 위해 기존의 접합방식들의 단점을 보완하는 고체 성분의 film 타입의 접합 물질, NCFs(Non-conductive adhesive films)을 이용하는 방식이 도입되었습니다. 하지만 기존의 NCFs를 사용한 열압착 본딩 방법은 본딩 속도가 느리고 칩을 개별적으로 본딩함으로 생산성이 매우 낮다는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 본 논문에서는 최적의 솔더 조인트 형상을 얻기 위해 NCFs의 점도에 영향을 미치는 인자를 공정조건 및 NCFs의 물성 관점으로 접근하여 연구를 하였습니다. 페녹시레진, 실리카 함량, 경화촉진제 함량을 조절하여 CTE $\alpha$1 56.7ppm/$^\circ C$, $\alpha$2 173.1ppm/$^\circ C$, Modulus 3.15Gpa, Tg 172.3$^\circ C$의 물성을 가지는 NCFs를 제작하였습니다. 또한 약 44$^\circ C$/s의 승온속도를 가지는 17초 고속 열압착본딩 기술개발을 통해 단일칩 본딩에서 최적의 솔더 조인트 형상을 얻을 수 있었습니다. 다음으로 40mm X 5mm horn을 갖는 bonding tool로 효과적인 온도 및 압력 분산을 이용해 2개 chip gang bonding과 3개 chip gang bonding을 하여 안정적인 솔더 조인트 형상을 갖으면서 기존의 공정방식보다 약 62배 빠른 공정기술을 개발하였습니다. 이 후 전기적 특성과 신뢰성을 평가한 결과 단일칩 본딩보다 더 좋은 daisy chain 저항과 신뢰성 결과를 얻었습니다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MMS 20005
형태사항 vi, 61 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 장민구
지도교수의 영문표기 : Kyung-Wook Paik
지도교수의 한글표기 : 백경욱
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 Including references.
주제 Non-conductive adhesive films(NCFs)
Ultra fine pitch micro bump
High speed thermo-compression bonding
Thermo-compression gang bonding
Solder joint morphology
비전도성 접속 필름
극미세피치 마이크로 범프
고속 열압착 본딩
열압착 갱본딩
솔더 형상
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