> 기술자료 >반도체 칩패키징과 접착제의 연관성  
 
 
Corrosion Mechanism: Pressurre Cooker Test(PCT) 실험할 때 Package는 121℃의 온도와 103+7KPa의 증기 압력을 받게 되며, 이 실험에서 기계적 실패는 와이어본딩 페드의 부식이다. 이러한 알루미늄 페드의 부식 현상은 수분과 이온 불순물이 동시에 존재할 때 나타나게 된다.

따라서, 플라스틱 페키지 내에 존재 할 수 있는 염화물나 브롬화물 이온들은 상기 부식메카니즘과 같은 화학 반응을 거쳐 얇은 산화가 형성된 알루미늄 페드를 부식 시킴을 일으킨다.

에폭시의 원재료인 에피클로로하이드린는 원천적으로 염화물을 함유하고 있어서, 에폭시봉지재나 전도성에폭시 모두 염화물의 함유되어 있어 부식의 원인이 될 수 있다. 따라서, 전도성 에폭시의 이온 순도 측정은 불순물 Ionic Chromatography를 사용하여 측정이 가능하며, 고순도의 에폭시의 사용이 가능하다.

또한, 실리콘 자체가 함유하고 있는 불순물( Na+, Ka+)들을 완전하게 정제한 고순도 실리콘 제품으로 플라스틱 페키지의 와이어본딩 페드의 부식과 와이어본딩의 단락을 방지할 수 있는 Die Protective Coating & Encapsulants 제품으로 보호가 가능하다.
 
 
 

◎ 비교적 큰 반도체( 〉400*400 mils.sqr.) Copper Leadframe에 접착시키거나 스트레스에 민감한 디바이스를 접착시키는 경우에는 스트레스 흡수는 중요한 요소이다. Silicon과 Copper와의 열팽창 계수(CTE) 차이로 인한 열적 스트레스가 칩 사이즈가 커짐에 따라 심해지기 때문이며, 열적 스트레가 심한 경우에는 다이 박리현상과 다이의 균열이 발생할 수 있다.

Material CTE(ppm / K)
Silicon 3.0
Alloy 42 5.2
Copper Alloys 16.2 - 17.6


칩에 미치는 스트레스를 줄일 수 있는 방법으로는,

ㆍ Substrate 사이의 열팽창 계수의 불일치의 감소
ㆍ 경화온도를 낮추는 것
ㆍ 접착제의 탄성 모듈러스 감소
ㆍ 본드라인 두께 증가

 

 
 
모듈러스란 한 물체에 변형력을 가할 때 생긴 변형에 대한 변형력의 비로서, 탄성의 영율은 세로 변형력과 변형에 관한 것이며 부피 탄성률은 부피의 검소에 대한 압력의 비로서
정의된다. 층밀리기(강성률)은 단위 면적당의 접선력을 각변형(단위는 라디안)으로 나눈
양이다.

Young’s Modules = Stress/Strain
Strain = (L-L0)/L
Modules at 100% or 200%
Stress - Strain Curve
 
Young’s Modules 값이 낮은 실리콘을 선택하여 적용하면, 플라스틱 페키지에 크랙 및
박리 현상을 줄일 수 있다.
 
 
칩 본딩 접착제가 칩 및 접착제에 미치는 열 스트레스를 분석한 결과를 보면, 칩과 서브스트레이트의 열 팽창계수 차이에서 발생하는 열 스트레스는 정상적인 스트레스이거나 전단
응력 및 당기는 스트레스라 할 수 있다. 정상적인 스트레스는 칩 횡단면에 작용하여 주로
실리콘 칩에 영향을 주며 전단응력 및 당기는 스트레스는 칩과 접착제, 그리고 접착제와 서
브스트레이트 사이의 접착 표면에 작용 접착제의 응집과 접착 강도를 결정한다. 따라서,
정상적인 스트레스의 정도는 칩 중간 부분이 가장 높으며 가장자리에는 전혀 없고
전단 응력과 당기는 스트레스의 경우에는 그 정도가 칩 가장자리의 황단면이 가장 높다.
 
 
 
 
접착제의 스트레스 흡수성은 간접적으로 굽음의 반경(ROC 값)을 측정하여 예측할 수 있으며, ROC의 개념과 측정 방법이다.
일반적으로 스트레스 흡수성이 높은 칩 본드 접착제일수록 굽힘의 반경값이 크게 되며, 아래와 같은 여러 변수들이 접착제의 굽힘의 반경값의 영향을 준다.
 
 
ㆍ 두 서브스트레이트의 열 팽창계수 차이: 열 팽창 계수 차이가 클수록 굽힘의 반경은 적다.
ㆍ 경화온도: 칩이 클수록 굽힘의 반경값은 적다.
ㆍ 칩 사이즈: 칩이 두께가 두꺼울수록 굽힘의 반경 값은 크다.
ㆍ 리드프레임의 두께: 리드프레임이 두꺼울수록 굽힘의 반경 값은 크다.
ㆍ 본드라인의 두께 및 칩 기울기: 본드라인이 두꺼울수록 굽힘의 반경 값도 커지며, 칩 기울기도 굽힘의 반경 값에
   영향을 준다.
굽힘의 반경 값에 영향을 주는 여러 변수들에 의해 많은 영향을 받으므로 칩 본딩 접착제
선택에 있어서 기술자료와 굽힘의 반경 수치를 비교하여 신중히 선택하여야 한다.