유연 기판 위 적층 필름의 굽힘 탄성계수 측정
Measurement of Flexural Modulus of Lamination Layers on Flexible Substrates
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초록
본 논문에서는 폴리머 기반의 유연 기판 위 적층 된 다양한 필름의 굽힘 탄성계수의 간접 측정법을 소개한다. 패키징 기판의 다양한 적층 재료들의 탄성계수는 기계적으로 신뢰성 있는 전자기기 개발에 결정적이지만, 기판과 매우견고히 접합하고 있는 적층 필름을 온전히 떼어 내어 자유지지형(free-standing) 시편을 만들기 어렵기 때문에 그 측정이쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 필름-기판의 복합체 시편에 대한 3점 굽힘을 진행하였고 시편 단면에 면적 변환법(area transformation rule)을 적용한 응력 해석을 수행하였다. 탄성계수를 알고 있는 기판에 대하여, 굽힘 시험으로 얻은 다층 시편의 강성으로부터 필름과 기판의 탄성계수 비를 계산하였으며, 전기 도금 구리 시편을 이용하여 양면적층, 단면 적층의 두 가지 해석 모델이 실험 평가되었다. 또한 주요 절연체 적층 재료인 prepreg (PPG)와 dry film solder resist (DF SR)의 굽힘 탄성계수가 양면 적층 시편 형태로 측정 되었다. 결과로써 구리 110.3 GPa, PPG 22.3 GPa, DF SR 5.0 GPa이 낮은 측정 편차로 측정 됨으로써 본 측정법의 정밀도와 범용성을 검증하였다.
Abstract
In this paper, we present an indirect method of elastic modulus measurement for various lamination layers formed on polymer-based compliant substrates. Although the elastic modulus of every component is crucial for mechanically reliable microelectronic devices, it is difficult to accurately measure the film properties because the lamination layers are hardly detached from the substrate. In order to resolve the problem, 3-point bending test is conducted with a film-substrate specimen and area transformation rule is applied to the cross-sectional area of the film region. With known substrate modulus, a modulus ratio between the film and the substrate is calculated using bending stiffness of the multilayered specimen obtained from the 3-point bending test. This method is verified using electroplated copper specimens with two types of film-substrate structure; double-sided film and single sided film. Also, common dielectric layers, prepreg (PPG) and dry film solder resist (DF SR), are measured with the double-sided specimen type. The results of copper (110.3 GPa), PPG (22.3 GPa), DF SR (5.0 GPa) were measured with high precision.
참고문헌 (20)
- C. Kim, "Warpage analysis of electroplated Cu films on fiber-reinforced polymer packaging substrates", Polymers, 7, pp.985~ (2015)
- 이미경, "고온 신뢰성 시험에서 발생된 플렉서블 OLED의 휨 변형", 마이크로전자 및 패키징학회지, 23(1), pp.17~22 (2016), 한국마이크로전자및패키징학회
- 김철규, "잔류응력으로 인한 패키지 기판 굽힘 변형량 예측", 마이크로전자 및 패키징학회지, 20(1), pp.21~26 (2013), 한국마이크로전자및패키징학회[DOI]
- 정훈선, "초박형 FPCB의 유연 내구성 연구", 마이크로전자 및 패키징학회지, 21(4), pp.69~76 (2014), 한국마이크로전자및패키징학회[DOI]
- J. Jin, "Rollable Transparent Glass-Fabric Reinforced Composite Substrate for Flexible Devices", Adv. Mater, 22, pp.4510~ (2010)
- 김회윤, "350°C processable low-CTE transparent glass-fabric-reinforced hybrimer film for flexible substrates", Journal of Information Display, 16(1), pp.57~64 (2015), 한국정보디스플레이학회
- W. -Y. Chang, "A large area flexible array sensors using screen printing technology", J. Disp. Technol, 5, pp.178~ (2009)
- N. T. Tien, "A flexible bimodal sensor array for simultaneous sensing of pressure and temperature", Adv. Mater, 26, pp.796~ (2014)
- M. Abdelfatah, "Fabrication and characterization of flexible solar cell from electrodeposited Cu 2 O thin film on plastic substrate", Sol. Energy, 122, pp.1193~ (2015)
- A. S. M. Ang, "A review of testing methods for thermal spray coatings", Int. Mater. Rev, 59, pp.179~ (2014)
- P. Hollman, "Tensile testing as a method for determining the Young's modulus of thin hard coatings", Surf. Coat. Technol, 90, pp.234~ (1997)
- F. Avilés, "Elasto-plastic properties of gold thin films deposited onto polymeric substrates", J. Mater. Sci, 44, pp.2590~ (2009)
- F. Macionczyk, "Tensile testing of AlCu thin films on polyimide foils", J. Appl. Phys, 86, pp.4922~ (1999)
- G. Tolf, "Comparison between flexural and tensile modulus of fibre composites", Fibre Sci. Technol, 21, pp.319~ (1984)
- T. -I. Lee, "Flexural and tensile moduli of flexible FR4 substrates", Polym. Test, 53, pp.70~ (2016)
- A. Volinsky, "Microstructure and mechanical properties of electroplated Cu thin films", MRS Proc, 649, pp.Q5.3~ (2000)
- B. Weiss, "Characterization of mechanical and thermal properties of thin Cu foils and wires", Sens. Actuators, A, 99, pp.172~ (2002)
- Y. Denis, "The yield strength of thin copper films on Kapton", J. Appl. Phys, 95, pp.2991~ (2004)
- Reddy, JN, "Mechanics of Laminated Composited Plates and Shells: Theory and Analysis" (2004), CRCPress
- Tao Zhou, "Assessment of elastic properties of coatings by three-point bending and nanoindentation", J. Coat. Technol. Res, 8, pp.355~ (2011)