Rheology (유동학)을 고려한 작업성

Die Attach 공정은 생산성이 중요시되는 양산 공정의 일부이기 때문에 Die Attach Material의 작업성은 상당히 중요하며 Material이 생산성에 미치는 영향도 대단히 큽니다. Die Attach Process의 작업성 측면에서 가장 중요하게 고려할 점은 Material의 Rheology(유동학), 작업 수명, Resin Bleed, Bondline/Tilt Control 및 Wirebondability등입니다. 금번은 유동학에 관련된 작업성에 대하여 알아 보겠습니다.
Die Attach Material의 Rheology는 Die Bonder의 UPH(Units Per Hour)에 직접적인 영향을 주기때문에 Die Attach 공정 생산성에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는  요소입니다. 그 예로 Tailing이 심한 접착제를 사용할 경우 Die Bonder가 작동될 수 있는 최고속도는 제한될 수 있고 이와 같은 Rheology특성은 Material의 퍼짐성(Spreadability)에도 큰 영향을 줍니다.

 

A. Viscosity 및 Thixotropic Index (TI:요변 지수) : 일반적으로 Polymer Material은 Shear Thinning 즉, Shear Rate가 높을수록 점도가 떨어지는 특성을 갖고 있습니다. 일반적으로 TI를 0.5 RPM과 5.0 RPM에서의 Viscosity비율로 규정하고 있는데 Viscosity를 이 두 RPM(Shear Rate)에서 측정하는 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 0.5 RPM에서의 Viscosity는 Adhesive Syringe에 Air Pressure를 가하지 않았을 때의 Dripping 현상을 예측할 수 있으며 둘째, 5.0 RPM에서의  Viscosity는 Air Pressure를 가했을 때 얼마나 쉽게 접착제가 Dispense되는 지를 예측할 수 있습니다. 5.0 RPM의 Shear Rate와 Air Pressure와의 상관관계는 Dispense Head Tool Design에 따라 상당한 차이가 나고 5.0 RPM의 Shear Rate와 동등한 Air Pressure는 3∼10 psi로 예측할 수 있습니다. 물론 TI는 다른 두 Shear Rate에서 측정한 Viscosity의 비율로 산출할 수 있지만  TI와 5.0 RPM에서의 Viscosity를 통하여 Material의 Dispensability를 예측할 수 있습니다. 또한 이 두 측정치는 Material의 Quality Assurance Test용으로 사용되고 있습니다.

 

B. Dispensing Nozzle Design

 

 

Needle Size

 

일반적으로, Dispensing Nozzle에는 상기표에 나타낸 바와 같이 16G에서 24G까지의 Needle이 사용되며 Dispensing Nozzle Design시에는 사용될 Die Bonder 및 Dispensing System, Die Size (Square & Rectangular), Die Attach Criteria(Bond Line Thickness, Tilt, Coverage, Fillet Height)등이 고려되어야 합니다. 참고적으로 Nozzle Design시 참조할만한 일반적인 Rule을 아래에 열거합니다.
□ 실제 Die Size보다  X, Y 각 방향으로 20내지 30 Mil 작게 전체적인 외각 Size를 정합니다.

 

 

The Example of Dispensing Nozzle Design

 

□ Design시 상기의 그림과 같이 Die Size를 기준으로 하여 대각선을 그린 후 중앙에는 가장 큰 Needle을 가장자리에는 상대적으로 작은 Needle을 배치해야 합니다. 그 이유는 단면도에서도 볼 수 있듯이 동일 Size의 Needle로 Design할 경우 Air가 Entrap될 가능성이 높기 때문입니다. 따라서 Die Size가 큰 경우에는 3개 내지 4개의  다른 Gauge를 사용하여 Dispensing  Tool을 Design하는 것이 바람직합니다.
□ Needle간의 간격은 15Mil 내지 30Mil을 유지한다. Needle간격이 너무 좁을 경우 Dotting된 접착제끼리 뭉쳐져 Tailing을 유발시킬 가능성이 있으며 너무 넓은 경우는 Entrap Void를 발생시킬 수  있습니다.
□ 각 Nozzle의 수평도를 확인하고 각 Nozzle의 ID를 정기적으로 점검하여 일정한 양의 접착제가  Dispensing될 수 있도록 관리하는 것이 중요합니다.

위와 같은 상황을 고려해 볼 때  현재의 Nozzle Stamping Process는 Tool Cleaning, Nozzle의 수평도, Air Entrap과 같은 문제를 완벽하게 해결하기가 어려우므로 Writing System과 같은 Programmable Dispenser의 사용이 많은 업체에서 검토되고 있는 추세입니다.

 

 

 

 

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