Die Attach Adhesive의 Resin Bleed

 

 

A. 정의 : Resin Bleed 현상은 Epoxy가 Silver입자와 분리되어 접착표면에서 흘러 나가는 것으로써 이 물질이 Wirebonding할 표면까지 흘러갈 때는 심각한 문제를 야기시킬 수 있습니다. Resin Bleed는 대부분의 경우 Dispensing후에 바로 생기지만 때에 따라서는 경화가 시작되면서 나타날 수도 있습니다. Resin Bleed된 물질의 성분이 접착제에서 Silver를 제외한 성분과 동일함이  FTIR Analysis를 통해서 이미 밝혀진바 있습니다.

B. Mechanism 및 주요변수: Resin Bleed 현상의 주원인은 표면 Energy라 추정되며 표면 Energy를 높일 수 있는 변수들로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
□ Substrate성분
Silver Plating된 Leadframe 표면에 남아 있는 Selenium이라는 원소는 Silver Plating시 Brightener나 Accelerator로 사용되는 Selenite가 근원입니다. Hiraka의 이론에 따르면, 이런 문제를 갖는 Lead-frame을 200℃에서 30분 Prebake할 경우 Resin Bleed 현상이 월등히 줄었다는 것입니다. Hiraka는 연구결과, 열을 가함으로써 금속질의 Selenium이 Silver와 결합하여 금속화합물질인 Ag2Se 즉 Silver Selenium으로 변화되며, Ag2Se의 표면 Energy가 Selenium이나 Silver에  비해  낮다는 것을 확인하였습니다.
□ Substrate Surface Roughness
일반적으로 Substrate의 Surface Roughness가 거칠수록 Material이 접촉할 수 있는 면적이 커지고 표면 에너지가 높아지기 때문에 Bleed가 생길 가능성이 높아지므로 가능한 한 거칠기가 적도록 Subsrate의 표면 관리를 해 주어야 합니다. 또한 Die Kerf를 통하여 진행되는 Bleed의 경우에도 Kerf의 Roughness가 심할수록 발생될 가능성은 높아입니다.
□ Substrate Surface Contamination
Organic Contamination도 표면 Energy에 영향을 줄 수 있는 요인중의 하나이며, 접착표면이 Die Attach전에 UV/Ozone 이나 Plasma Cleaning을 통하여 Organic Contamination이 완전히 제거된 경우는 표면 Energy가 높아지기 때문에  Bleed가 생길 가능성도 상대적으로 높아집니다. 일부 업체에서는 Wafer Dicing시 세척액에 첨가제를 넣어 인위적으로 Kerf의 표면Energy를 낮추어 Bleed를 줄이는데 성공한 경우도 있습니다.
□ 접착제 성분
일반적으로 Solvent가 함유된 Epoxy나 Polyimide는 100% Solid Epoxy에 비교해 Resin Bleed가 적은 편입니다.

C. How to minimize Resin Bleed?
Resin Bleed는 위에 기술한 여러 변수가 복합적으로 작용하는 현상이기 때문에 완전한 발생억제는 어려우나 다음의 Guideline으로 최소화 할 수 있습니다.
□ 가능한한 Leadframe 의 Surface  Roughness를 줄이는 것이 좋으며, Leadframe의 Reflectivity로는 Semi-Bright내지 Bright Type을 사용합니다.
□ 대부분의  경우 Resin Bleed는 Dispensing 후에 바로 발생되지만 경화가 진행되면서 발생되는 경우도 있습니다. 후자의 경우 경화 Profile의 Ramp Rate를 높여 짧은 시간안에 접착제를 Gelling시킴으로써 Bleed를 예방할 수 있습니다.

D. Resin Bleed의 영향
대부분의 Assembly업체에서 Spec. Limit를 정해서 Bleed를 관리하고 있으나 이 현상이 Leadframe이나 Chip의 Kerf면을 따라 Wirebonding될 부분까지 진행될 경우 Wire Ball Bonding이 안되거나 Bonding이 된다 하더라도 Wire Ball Shear Strength가 떨어져 신뢰성 Test에서 Failure를 초래할 수 있습니다.

 

 

 

 

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