Effects of silicon chip and anisotropic conductive films(ACFs) on the bending property of the chip in flex(CIF) package

Abstract

전자 제품의 기술 변화가 웨어러블 디바이스로 전개됨에 따라, 신체에 탈 부착이 되고 신체의 움직임 및 변화의 정확한 감지를 위하여 신체의 구조의 맞게 구 부러 질 수 있도록 플렉서블 전자제품의 기술의 중요성이 증가하고 있다. 이런 플럭서블 전자제품을 구현하기 위해서는 종래의 패키지의 구조 및 소재에서 자유롭게 휘는 패키지 구조, 소재, 인터컨넥션 방법이 요구되는데, 이를 만족하는 패키지 기술로서는 이방성 전도 필름을 이용한 Chip-in-Flex 패키지가 될 것으로 예상이 된다. 그러나 현재까지의 연구는 Chip-in-Flex의 시연에 있고 더 작게 구부림에 있어서 칩 파괴, 박리, 전기적 단락 등의 문제 사항이 있다. 따라서 본 연구에서는 이방성 전도 필름을 이용한 Chip-in-Flex 의 패키지를 휨을 잘 구현할수 있도록 칩과 이방성 전도 필름의 기계적 물성, 도전 볼 종류가 Chip-in-Flex의 휨 특성의 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 실리콘 칩이 미치는 영향을 보고자 칩 분단시 발생하는 손상을 줄이기 위해서 블레이드 분단방법에서 플라즈마를 이용한 분단 방법을 적용하였고, 칩 두께가 미치는 영향을 평가하고자 30, 35, 40 μm로 평가 하였다. 평가 결과 칩의 휨 특성에서는 플라즈마 분단 방식이 우수한 휨 특성을 보였으나 Chip-in-Flex 패키지에 미치는 휨 효과는 미미하였다. 유한 요소 시뮬레이션 결과 이는 패키지 구조적으로 폴리머 봉지재의 응력 완화 효과로 패키지 내에서는 응력 집 중 위치가 칩 외곽에서 내부로 이동하여 칩 외곽의 특성이 향상되더라도 효과가 미미한 것으로 여겨진다. 칩 두께 감소 시 칩 강성의 감소로 Chip-in-Flex의 흼 특성이 향상되었으며, 휨 피로 평가에서 칩 파괴가 발생하는 시점이 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 이방성 전도 필름의 기계적 물성이 Chip-in-Flex의 휨 특성에 미치는 효과 평가 결과, 낮은 탄성계수(0.54 GPa)를 갖는 에폭시에서는 전극 사이의 계면 박리가 발생하였으나, 중간 탄성계수(1.04 GPa)로 증가 시 전극과의 계면 박리가 개선되어 가장 우수한 흼 특성을 보였으며, 고 탄성계수(1.34 GPa)로 증가 시에는 감소된 에폭시 층의 응력이 국부적으로 칩의 응력을 증가시켜 칩 파괴가 발생하였다. 이는 이방성 전도성 필의 에폭시의 탄성계수가 증가 시 휨 변형이 감소 되지만, 국부적으로 칩의 응력을 증가시킨 것으로 여겨지며 이방성 전도 필름 에폭시의 중간 탄성계수 물성(1.04 GPa)이 가장 최적의 흼 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 도전 볼 타입으로 솔더 볼, 니클 볼, 폴리머 볼을 평가 하였으며, 이중 가장 우수한 휨 특성을 나타낸 것은 폴리머 볼임을 확인하였다. 160K 피로 사이클 후에서도 전기적, 기계적으로 가장 우수한 특성을 나타내었는데, 이는 폴리머 볼이 가장 유연한 특성을 가지고 있기 때문이다.