Flip Chip PBGA 패키지의 온도변화에 대한 변형거동 해석

Thermo-mechanical Deformation Analysis of Filu Chip PBGA Packages Subjected to Temperature Change

본 논문에서는 FC-PBGA 패키지를 대상으로 하여 온도변화에 따른 열변형에 대한 실험과 해석을 수행하였다. 모아레 간섭계를 이용하여 각 온도단계에서 변위분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고, 그로부터 굽힘변형 거동 및 솔더볼의 변형률에 대한 해석을 수행하였다. 한 개의 패키지가 PCB에 연결되어 있는 단면 패키지 결합체와 두 개의 패키지가 PCB의 양쪽에 연결되어 있는 양면 패키지 결합체의 변형 거동을 비교하였다. FC-PBGA의 단면 패키지 결합체 패키지의 최대 굽힘변위는 결합되지 않은 패키지보다 20%정도 작게 발생된 것으로 나타났으며 앙면 패키지의 경우는 대칭성으로 인하여 칩 윗면의 최대 굽힘변위가 단면패키지보다 반 정도 작게 발생되었다. 솔더볼의 파손에 큰 영향을 미치는 유효변형률은 단면 패키지 결합체의 경우 칩 가장자리의 바로 바깥쪽 솔더볼에서, 양면 패키지 결합체의 경우는 칩 가장자리의 바로 안쪽 솔더볼에서 가장 큰 값을 가졌으며, 그 최대값은 양면패키지 결합체의 경우가 50%정도 더 큰 것으로 나타났다.

Thermo-mechanical behavior of flip-chip plastic ball grid array (FC-PBGA) packages are characterized by high sensitive moir\ interferometry. Moir\ fringe patterns are recorded and analyzed for several temperatures. Deformation analysis of bending displacements of the packages and average strains in the solder balls for both single and double-sided package assemblies are presented. The bending displacement of the double-sided package assembly is smaller than that of the single-sided one because of its symmetric structure. The largest effective strain occurred at the solder ball located on the edge of the chip and its magnitude of the double-sided package assembly is greater than that of single-sided one by 50%.