반도체 패키지의 굽힘변형 측정을 위한 그림자 무아레의 감도향상 기법연구
Sensitivity Enhancement of Shadow Moiré Technique for Warpage Measurement of Electronic Packages
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반도체 패키지는 여러 가지 다양한 재료로 구성되어 있으며, 제조시나 사용 환경에서 온도가 변하면 각 재료의 열팽창 계수의 차이로 인하여 굽힘변형이 발생하게 된다. 그림자 무아레 방법은 비접촉으로 전체 영역에 걸친 면외변위를 측정하는 광학적 방법이지만 측정 감도가 50 μm/fringe 이상이어서 반도체 패키지의 굽힘변형을 측정하기에는 적당하지 않은 면이 있었다. 본 논문에서는 그림자 무아레 시스템에 위상이동 기법을 적용하여 12.5 μm/fringe의 향상된 감도를 갖는 측정장치를 구성하였다. 그림자 무아레 측정에서 나타나는 탈봇 현상을 고려하여 1/2 탈봇 영역에서 변형을 측정할 수 있도록 실험을 수행하였다. 위상이동에 의해 기록되는 4장의 그림자 무늬를 영상처리하여 감도가 4배 향상된 그림자 무늬를 얻어내었다. 본 논문에서 개발한 측정방법을 기존의 섬유강화 패키지 기판과 무섬유 패키지 기판에 적용하여 상온과 약 100oC의 환경에서 발생하는 굽힘변형을 측정하였다.
Abstract
Electronic packages consist of various materials, and as temperature changes, warpage occurs because of the difference in coefficient of thermal expansion. Shadow moiré is non-contact, whole field measurement technique for outof- plane displacement. However, the technique has low sensitivity above 50 μm/fringe, it is not adequate for the warpage measurement in some circumstance. In this paper, by applying phase shifting process to the traditional shadow moiré, measurement system having enhanced sensitivity of 12.5 μm/fringe is constructed. Considering Talbot effect, the measurement is carried out in the half Talbot area. Shadow fringe pattern having four times enhanced sensitivity is obtained by the image process with four shadow fringes. The measurement technique is applied to the fibered package substrate and coreless package substrate for measuring warpages at room temperature and at about 100oC.
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