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  1. 2012.09.17 WLCSP 신뢰성

 

WLCSP 신뢰성 향상 방법

 

WLCSP 신뢰성은 주로 패키지와 기판 간의 서로 다른 열팽창 계수와 온도 변화에 따른 solder metal의 피로에 의해 발생하는 것으로 다음과 같은 Coffin-Manson 식으로 그 수명을 예측할 수 있습니다.

 

N=A(γ)-1.9(F)1/3exp(Ea/kTm)
N=실패 싸이클            Ea=활성화 에너지
A=물질 상수               k=볼츠만 상수
γ=스트레인                Tm=최대 동작 온도(K)
F=싸이클 주파수

 

일반적인 WLCSP 신뢰성의 요구특성은 daisy chain 구조의 시편을 사용하여 다음의 신뢰성 실험에서 20% 저항 증가를 파괴의 기준으로 삼고 있습니다.

 

1) 열주기 시험: -40/125 C (2 주기/시간)
2) 500mm 낙하 시험
3) 기계 주기 시험: 1300 X 10-6 strain (60 주기/분)
4) 진동 시험: 2배 중력 가속, 20-2000 Hz/시간
5) 굽힘 시험: strain rate 5mm/분

 

WLCSP의 신뢰성의 개선을 위하여 특별한 설계방법을 도입하는 경우가 많이 보고되고 있습니다. WLCSP는 stack된 솔더범프를 사용하여 범프의 높이를 증가시켰으며, Tessera WAVE와 FormFactor MOST 패키지는 유연한 본딩 와이어를 사용하여 솔더에 작용하는 응력과 변형을 줄였습니다. FCT UntraCSP는 솔더범프 주변을 폴리머로 강화시킴으로 범프의 파괴를 개선하여 신뢰성을 대폭 향상시켰습니다. 상기 그림은 이를 그림으로 나타내고 있습니다.

 

 

FCT Polymer collar 사용에 의한 솔더범프 파괴 현상

 

신뢰성 측면에서 WLCSP가 플립칩 보다 우수한 것은 underfill이 필요 없으며 이로 인해 가격 경제성 및 수리 가능성 등의 우수성이 있다는 점입니다. 그러나 최근에는 WLCSP의 경우에도 휴대폰의 경우 충격에 대한 저항성을 개선하거나, 자동차에서 외부 환경으로부터의 보호 등의 이유로 underfill이 사용되기도 합니다.

 

 

 

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Posted by 티씨씨
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