X선을 이용한 플립칩 접합부 비파괴 검사 방법의 표준화

The standardization of nondestructive inspection for bonding of the flip-chip by using X-ray

플립칩 기술은 접합기술 이상으로 검사기술이 중요하다. 현재 2차원이나 3차원 형상 및 치수측정으로 가장 일반적으로 사용되는 레이저 및 시각에 의한 검사 측정 기술은 외부의 조명에 대하여 대상 물체의 표면이 반사광에 의하여 상을 얻는 것이므로, 조명 조건이나 대상 물체의 표면 반사 특성에 의하여 영상의 특성이 민감하게 변화되고, 특히 표면이 정반사 성분이 강한 경우 대상 물체의 자세 변화에 따라 영상에 큰 변화가 있기 때문에 대상 물체 표면의 반사 특성에 따른 신뢰성 문제를 가진다. 또한 대상 물체의 표면에 대한 정보만을 얻을 수 있으므로, 다른 물체에 의해 가려지거나 내부에 존재하는 부분에 대한 정보는 얻을 수가 없는 제약이 있어 플립칩과 같이 전기적 연결 부위가 내부로 감추어진 형태의 반도체 검사에는 적합하지 못하다. 본 연구에서는 X선 영상을 사용함으로써 위의 시각 검사를 사용한 방법의 제약점들을 극복할 수 있다. X선 시스템은 고가의 장비가 필요하고, 안전의 문제로 인하여 주로 의료용에서 사용되어 왔으나, 산업 현장에서 카메라 센서로 가시화될 수 없는 반도체 내부 부품의 검사 및 측정을 위한 대안으로 활용도가 높아지고 있다. 따라서 이와 같은 시스템을 활용하여 반도체 내부 부품의 검사 방법을 표준화하여 신뢰성 제품 개발을 할 수 있다.

Electronics and communication technology have become important throughout most of the current manufacturing industry. Additionally, there is a trend to minimize product size while making the external shape and functions more digitally converging and higher speed. Therefore, high quality semiconductor technology is required, particularly in the rising importance of packaging technology to increase mounting efficiency per unit volume. Packaging technology has been researched and utilized by categorizing it into wire bonding, TAB bonding, and flip-chip bonding. Currently, the most universally used form is wire bonding, but in order to achieve lighter and smaller packaging, flip-chip technology is the key. Since flip-chip technology involves solder bump bonding in the area where the chip is connected to the board rather than using wire or lead, chip scale packaging is possible and it possesses the shortest bond length, lower thermal resistance, a lower dielectric constant (k), and a particularly high strength in stack packaging technology. We executed nondestructive inspection that uses X-ray for bonding of the flip-chip and could extract intensity distribution map using information of each pixel from the X-ray image of flip -chip. Comparing each extracted intensity distribution map with the standard intensity distribution map (optimally intensity distribution map of most suitable bonded solder bump of flip chip), we can detect bad bonding (hole or bridge) and over wetting of the flip-chip. Also, it can extract each solder bump shape(edge) by analyzing intensity data, and can determine bonding state analyzing intensity value through comparison with CAD data.