전자 패키지의 전기적 특성평가 document_id A220517035123

전자부품 또는 전자 패키지의 디자인은 최소한 다음째로 기존 시스템과 최적의 융합을 위한 외관 설계, 둘째로 우수한 장 ·단기 신뢰성을 위한 열 ·기계적 구조 설계, 마지막으로 최적의 전기적 특성을 위한 전자회로 설계가 바로 그것들이다. 이들 중 외관 및 열 ·기계적 최적설계 개념은 이미 십수년전부터 산업계에서 널리 수용되어온 것들이지만, 최적의 전기적 특성을 위한 회로 설계는 비교적 최근에야 그 중요성이 입증된 것으로 기존의 용접 전문가 또는 패키징 전문가들에게는 다소 생소한 개념이기도 하다. 이와 같이 최적 회로설계 개념이 비교적 최근에야 이슈가 된 까닭은 새롭게 개발되는 들에 의해 고주파 (high-frequency) 대역의 사용 필요성이 점차 높아짐에 따른 것이다. 무선통신 기술의 급속한 발달에 따라 무선통신 어플리케이션이 늘어나게 되고, 또한 통신에 필요한 전송속도 (transmision sped)가 증가하게 되면서 고속의 전송속도와 새로운 어플리케이션에의 주파수 할당 (frequency alocation)을 위해 고주파 대역의 사용에 대한 요구가 급격히 늘어나고 있다. 과거 저주파 대역을 사용할 때는 크게 문제가 되지 않았던 다양한 구조적 요소들이 시스템의 전기적 파 대역의 사용 증가로 인해 그 중요도가 크게 증가하게 된 것이다.전자 패키지에서 고주파 대역을 사용하기 위해서는 우선 고주파 전송특성 (transmision property)이 우수한 패키지가 개발되어야 하고, 개발된 패키지의 전송특성이 평가되어야 한다. 현재 1차 패키징 기술 중 고주파 전송 특성이 가장 우수한 것은 플립칩 패키지 (flip chip package)로, 기존의 본딩 와이어를 이용한 접합의 경우에 비해 와이어의 길이에 의한 인덕턴스 (inductance) 성분이 크게 감소함에 따라 고주파 신호1-3). 플립칩 패키지는 다시 접합재료에 따라 몇 가지로 분류할 수 있는데, 그 중 접착제 (adhesive)를 이용한 플립칩 패키지는 솔더를 이용한 것이 비해 접합시간이 짧고 신뢰성이 우수하며 접합 후 특유의 유연한 특성 (flexible property) 때문에 휴대용 전자기기 및 디스플레이 모듈 등에 널리 적용되고 있다. 접착제로는 한 방향으로만 전기적 도전 (electrical conduction)이 이루어지는 ACA (Anisotropic 어지는 ICA (Isotropic Conductive Adhesive) 및 접착제 자체로는 도전이 이루어지지 않는 NCA (Non- Conductive Adhesive) 등이 있다4,5). 이 중 ACA가 현재까지 가장 널리 사용되어온 재료이지만, 최근 ACA 접합부의 높은 전기 저항 및 전극 간 단락 (short) 문제가 생산율 저하에 직접적 영향을 미치면서 NCA로의 대체가 고려되기 시작하였다. 현재까지 ACA를 적용한 플립칩 패키지의 전기적 특성은 여러 연구에서 평가된 NCA의 평가 및 ACA와의 비교에 관한 연구는 진행된 적이 없으므로 전자 패키지의 전기적 특성 평가 방법 및 결과 해석을 설명하는데 좋은 예가 될 것이다.따라서 본 연구에서는 필름 형태의 ACA와 NCA인 ACF (Anisotropic Conductive Film)와 NCF (Non- Conductive Film)를 이용하여 플립칩 패키지를 제작하고, 이의 전기적 특성 평가를 실시하여 둘의 성능을 비교하고자 하였다. 이를 위해 다양한 평가 장비를 활및 AC (alternating curent)로 다각화하여 각각의 경우 필요한 기술을 따로 기술하고자 하였다. 본 고에서는 전자 패키지의 디자인에 있어서 최근 가장 핵심적인 요소로 부각되고 있는 전기적 특성의 측면에서 전자 패키지를 분석하는 기법을 소개하고자 하였으며, 특별히 DC와 고주파 신호 전달 특성 분석 및 해석기법을 따로 소개하여 필요한 기술을 개별적으로 취할 수 있도록 하였다. DC 회로의 평가에서 가장 핵심적인 평가지표는 결국 전기저항 값이 되며, 이 값은 데이지 체인 또는 켈빈 구조를 통하여 취득 가능하다. 반면 고주파 신호를 통과시키기 위해서는 CPW 또는 마이크로스트립 구조의 테스트 모듈 제작이 필요하며, 신호 전달 특성의 향상을 위하여 임피던스 매칭과 같은 작업이 필연적이다. 본 고에서는 ACF 및 NCF를 이용하여 제작한 테스트 모듈의 평가비교를 통해 전자 패키지의 전기적 특성 평가 과정을 소개하였으며, 지면 관계상 생략된 많은 세부 사항들은 참고문헌을 통해 취할 수 있도록 하였다.