팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지 공정 중 재료 물성의 불확실성이 휨 현상에 미치는 영향
Effect of Material Property Uncertainty on Warpage during Fan Out Wafer-LevelPackaging Process
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전자패키지 크기의 소형화와 전자기기의 성능 향상이 함께 이루어지면서 높은 입출력 밀도 구현이 중요한 요소로서 평가받고 있다. 이를 구현하기 위해 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FO-WLP)가 큰 주목을 받고 있다. 하지만 FOWLP는휨(Warpage) 현상에 취약하다는 약점이 있다. 휨 현상은 생산 수율 감소와 더불어 패키지 신뢰성 하락에 큰 원인이므로 이를 최소화하는 것이 필수적이다. 유한요소해석을 이용한 재질의 물성 등 FO-WLP의 휨 현상과 연관된 요소에대한 많은 연구가 진행되어 왔지만, 대부분의 연구는 이러한 요소들의 불확실성을 고려하지 않았다. 재질의 물성, 칩의위치 등 패키지의 휨 현상과 연관된 요소들은 제조 측면에서 보았을 때 불확실성을 가지고 있기 때문에, 실제 결과와 더가깝게 모사하기 위해서는 이러한 요소들의 불확실성이 고려되어야 한다. 이번 연구에서는 FO-WLP 과정 중 칩의 탄성계수가 정규 분포를 따르는 불확실성을 가졌을 때 휨 현상에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 알아보았다. 그 결과 칩의 탄성 계수의 불확실성이 최대 von Mises 응력에 영향을 미치는 것을 확인하였다. Von Mises 응력은 전체 패키지 신뢰성과 관련된 인자이기 때문에 칩의 물성에 대한 불확실성 제어가 필요하다.
Abstract
With shrinking form factor and improving performance of electronic packages, high input/output (I/O) density is considered as an important factor. Fan out wafer-level packaging (FO-WLP) has been paid great attention as an alternative. However, FO-WLP is vulnerable to warpage during its manufacturing process. Minimizing warpage is essential for controlling production yield, and in turn, package reliability. While many studies investigated the effect of process and design parameters on warpage using finite element analysis, they did not take uncertainty into consideration. As parameters, including material properties, chip positions, have uncertainty from the point of manufacturing view, the uncertainty should be considered to reduce the gap between the results from the field and the finite element analysis. This paper focuses on the effect of uncertainty of Young’s modulus of chip on fan-out wafer level packaging warpage using finite element analysis. It is assumed that Young’s modulus of each chip follows the normal distribution. Simulation results show that the uncertainty of Young’s modulus affects the maximum von Mises stress. As a result, it is necessary to control the uncertainty of Young’s modulus of silicon chip since the maximum von Mises stress is a parameter related to the package reliability.
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