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패키지 온 패키지(PoP) 용접 페이스트

Tuesday, February 22, 2011

2011년 2월 22일, 화요일 / Andy Mackie작성[이력참조]

세계최고의프로세서제조업체중의하나와개발일정을협의하기위한짧은출장과비Pb파워야금부착재질을논의하기위한미팅으로인해 LAX 에서몇시간을머물게되었습니다.

요즘에저는와퍼레벨 CSP(WL-CSP) 또는 BGA 가반정도잠기도록하려면얼마나많은패키지온패키지(PoP) 용접페이스트가필요한지를확인하는작업을하고있습니다. 이번에는, PoP/CSP피치또는볼의직경에따라어느시점에 PoP 디핑페이스트가 4번유형에서 5, 6, 7번등등(여러분이어떻게이들을정의하든상관없이)으로가야하는지에관해물어온한고객으로인해많은생각을하게되었습니다.

우선, 각구체에일정한양의페이스트를적용하려면PoP 페이스트금속로딩은펙틴흐름현상을보일것으로기대되는(즉용접파우더금속볼륨이 50% 보다훨씬적은) 위치보다상당히아래에서이루어져야합니다. 이렇게하면, CSP 또는 BGA 구체 (반경 R)에용접페이스트파우더입자(반경 r)의단일막코팅이확실히보장됩니다.그림 1은좋은페이스트에의한전형적인결과를보여줍니다:이경우는우리의비할로겐PoP 페이스트인듐 9.88-HF입니다.

Figure 1: 0.4mm CSP dipped in PoP paste

그림 1: PoP 페이스트와0.4mm 피치 CSP

만일금속로딩이너무높으면, 0 시점에서조차도, 또한바로인접한구체에서도각구체(범프)의표면에부착되는 PoP 용접페이스트의양들이상당히다양해지는것을볼수있을것입니다: 디핑과정중에묻은적은양의페이스트는평평하지않은덩어리형태로주땜질구체에붙어있게됩니다. 이것이표준 4번유형인쇄용접페이스트가 PoP 어플리케이션에는적합하지않은이유입니다: 입자의크기가너무크니까요– 유동학이모두틀린것이지요.

만일R>>r이라면, 타당성있는첫번째순서의근사치는구체의표면을평면으로취급해서 6각형모양으로촘촘하게모여있는일련의입자들을근거로용접입자수의모델을만들어서얻을수있습니다(그림 2가그정의를보여줍니다).
Figure 2: Definitions for PoP process

그림2: PoP 페이스트디핑과정에관한정의

와퍼범핑페이스트에관한토의에서볼수있듯이, 용접파우더입자크기에관한같은모델을사용해서몇가지의잠재적으로유용한것들을계산할수있습니다:

i/ 각용접구체(범프) 위의용접파우더입자의최대수

ii/ 각용접구체에붙어있는용접페이스트의질량

첫번째(i/)는용접파우더의유한한크기로인한고유한다양성을정립하는데도움이되고, 허용되는최대의입자크기(직경)에근거할때용접범프당최소150 용접파우더입자라는또하나의 Mackie 법칙을제안하고자합니다. 아래의도표가이것을가장단순하게분석한결과를보여줍니다:
Table: Effect of Bump Diameter and Paste Type

도표: 필요한용접페이스트유형에서의패키지범프직경의효과

400마이크론범프가 3번유형의디핑페이스트에적합하며, 200마이크론범프는 5번유형의페이스트가필요한것을보여줍니다.

어느분이라도이것이틀렸다고반박해주실것을기대합니다. 두번째(ii/)는우리가실제로발견한것에관해 PoP 디핑페이스트의이론적인질량을테스트하기위해쉽게이것을사용할수있어서도움이됩니다. 이것이단순한평면인것을염두에두세요: 이것은현재구할수있는더욱엄격한 PoP 패키지와관련하여우리가고객들로부터듣고있는 60 - 90 마이크론보잉과같은문제들을해결하기위해서얼마나많은페이스트가실제로필요한지는말해주지않습니다. 이것에관해서는2011년 3월 22일, 아이다호주보이지에서개최되는 SMTA 인터마운틴챕터컨퍼런스및벤더데이(SMTA Intermountain Chapter Conference and Vendor Day)에서언급하게될것입니다.

힘내세요!

Andy

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