Flip-chip Bonding Technology and Reliability of Electronic Packaging

IT (Information Technology) 산업의 급속한 발전과 새로운 서비스 요구로 인해, 최근 반도체는 무게와 크기 측면에서 기존 반도체에 비해 더욱 작고 가벼운 방향으 로 진화하고 있으며, 다양한 데이터의 처리 및 멀티미디 어 기능을 구현하기 위해 한 개의 패키지 내에 복수의 소자 또는 칩을 통합시키는 새로운 방식의 반도체 패키 징 기술의 수요가 증가되고 있다. 특히, 크기와 무게가 작은 패키지를 요구하는 휴대용 통신기기 및 멀티미디 어 기기 시장의 급격한 증가는 고집적의 새로운 반도체 패키지 기술의 수요가 비약적으로 증가될 것임을 보여 준다. 전자.정보통신 산업이 이렇게 발전함에 따라 카메라, 게임기, 전화, PDA (Personal Digital Assistants) 등과 같은 멀티미디어 시스템 전자 제품들이 휴대전화로 빠 르게 융합화 되고 있다 (Fig. 1참조). 이러한 전자 제품 의 진화에 따라 빠른 신호처리가 가능한 고성능 반도체 칩의 개발 및 칩과 칩 또는 칩과 다른 주변 장치들간의 상호 신호전달을 위한 전자패키징 (electronic packaging) 기술의 발전 또한 요구되고 있다. 특히, 전 자 및 반도체 패키징 분야에 있어서 재료, 부품, 기판 및 모듈 (module)의 고성능화 (high performance), 고집적 화 (high density integration), 다기능화 (multi functionality) 및 소형화 (miniaturization)에 대한 요구 가 점차 증대되고 있다. 기술적인 측면에서 90년대 중반 까지의 패키징은 칩의 물리적인 보호와 보드와 칩 간의 전기적 연결을 제공하는 것이 중요한 문제였으나, 최근 들어 칩의 고성능화뿐만 아니라 다기능화와 칩 성능의 최적화, 발열처리 문제 등에서 패키징의 역할이 더욱 중 요해지고 있다. 최종 시스템에서 패키지의 역할은 IC 칩들이 동작할 수 있도록 파워 (power)와 시그널 (signal)을 전달하며 다른 시스템과 전기적 연결이 가능 하도록 채널을 공급하여 인터패이싱 (interfacing)이 가 능하도록 하는 동시에, 전체 시스템을 물리적으로 보호 하여 신뢰성을 보장하는 역할을 수행한다. 최근 전자 제 품의 성능은 칩 자체보다는 패키징 구조에 의한 신호지 연에 의해 결정되고 있으며, 전체 신호지연의 약 50% 가량을 차지하고 있다. 따라서 패키징 기술 개발의 발전 이 점차 중요한 문제로 대두되고 있으며, 이를 개선하기 위해서 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 고에서는 최신 마이크로 시스템 패키징 분야에서 주목받고 있는 플립칩 (Flip-chip) 본딩의 기술 및 종류, 접착제를 이용한 플립칩 본딩, 초음파를 이용한 플립칩 본딩, 플립칩 패키지의 일렉트로마이그레이션 (electromigration) 현 상, 3차원 실장 (3 Dimensional Packaging) 기술 및 금주석 (Au-Sn) 솔더를 이용한 패키징기술에 대해서 간 략히 소개하고자 한다.