초박형 반도체 패키지의 Warpage 를 줄이기 위한 EMC Encapsulation 의 경화 공정 관한 연구

Abstract

반도체 칩 단위의 축소 기술이 한계에 다다르면서 반도체 후공정인 반도체 패키징(Packaging) 기술에 의한 시스템 통합의 중요성이 대두되고 있다. Multi-layer 구조인 반도체 패키지의 두께가 얇아짐에 따라 발생하는 Warpage 현상은 반도체 패키지의 신뢰성에 가장 지배적인 영향을 미치는 요인이다. 이러한 Warpage는 반도체 패키징 공정 중, Epoxy Molding Compound (EMC)의 경화 과정에 의한 화학적 수축과 반도체 패키지 구성 요소 간의 열팽창계수 차에 의한 물리적 수축에 의한 것이다. 그러므로 본 연구에서는 Warpag를 최소화하기 위한 EMC 경화 공정 연구를 진행하였다. 반도체 패키지의 주요 재료인 Epoxy 기반의 EMC 를 분석하기 위하여 Multifunctional cure monitoring system을 구성하였으며, EMC-Copper의 Bi-material strip 을 제작하여 경화 공정에 따른 Warpage 분석을 진행하였다. Multifunctional cure monitoring system은 경화도를 측정하기 위한 Interdigital dielectric sensor와 잔류 응력을 측정하기 위한 Fiber bragg grating (FBG) sensor로 구성되어 있다. 기존 반도체 패키징 공정 방식인 Compression molding에서의 전력 소비 및 열전달의 한계를 극복하고자 Joule heating에 의한 Carbon Paper Heater molding (CPH molding)을 이용해 반도체 패키징의 새로운 공정 방법을 제시하였다. 경화 사이클에 따른 Compression molding과 CPH molding 공정의 경화도, 잔류 응력 및 내부 Void 를 측정하였으며, 이에 따른 Adhesion strength 및 Warpage 를 비교 분석하였다. 측정된 데이터를 통해 EMC package의 Warpage를 최소화하기 위한 최적의 경화 사이클을 도출하였다.