MUF 공정이 적용된 유리 기판 기반 다중 칩 패키지의 칩 배열에 따른 휨 변형 분석

• 영문명: Effect of Chip Array Configuration on Warpage Behavior in Glass Substrate-Based Multi-Chip Packages with Molded Underfill Process
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 정진용(Jin Yong Jung) 서윤범(Yunbeom Seo) 김성진(Sung Jin Kim) 김봉중(Bongjoong Kim)
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제32권 제2호, 72~82쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

고성능 연산과 대역폭 요구가 증가함에 따라, HBM (high bandwidth memory) 기반 다중 칩 집적 패키징이 차세대 반도체 기술의 핵심으로 부상하고 있다. 하지만 공정 중 열기계적 응력으로 인한 휨 변형은 신뢰성 저하로 이어질 수 있으며, 이에 따라 열팽창 특성을 조절할 수 있는 유리 기판이 유력한 대안으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 다양한 개수(9, 15, 25개)의 HBM 칩을 다양한 배열 형태로 유리 기판 위에 플립칩, 열압착 본딩(thermal-compression bonding, TCB) 및 몰드 언더필(molded underfill, MUF) 공정을 통해 실장하였다. 이후 디지털 이미지 상관법(digital image correlation, DIC) 기법을 활용해 휨 변형 거동을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 9개, 15개 칩 실장 시 각각 2,435.7 μm, 2,601.6 μm의 휨이 발생한 반면, 25개 칩을 균일하게 배열한 경우에는 1,262.5 μm로 휨이 약 51% 감소하였다. 이는 배열의 균일성이 휨 저감에 중요한 요소임을 보여주며, 향후 유리 기반 다중 칩 패키지 설계에 있어 유의미한 설계 가이드를 제공한다.

영문 초록

With the increasing demand for high-performance computing and bandwidth, high bandwidth memory (HBM)-based multi-chip integrated packaging is emerging as a key technology for next-generation semiconductors. However, thermomechanical stress generated during the assembly process can induce package warpage, leading to decreased reliability. To address this issue, glass substrates with tunable coefficients of thermal expansion (CTE) are gaining attention as promising alternatives. In this study, HBM chips in various quantities (9, 15, and 25) were mounted on glass substrates using flip chip, thermal-compression bonding (TCB) followed by molded underfill (MUF) processes, employing different layout configurations. Warpage behavior was quantitatively analyzed using digital image correlation (DIC). Experimental results showed that warpage values of 2,435.7 μm and 2,601.6 μm were observed for 9 and 15 chips, respectively, whereas a uniformly arranged 25-chip configuration exhibited significantly reduced warpage of 1,262.5 μm. These findings demonstrate that uniform chip arrangement plays a critical role in minimizing warpage and provides meaningful design guidance for future glass-based multi-chip package architectures.

목차

1. 서 론

2. Glass Substrate

3. Flip Chip Bonding

4. MUF

5. Warpage

6. Conclusion

감사의 글

References

키워드

Glass Thermo-compression bonding (TCB) Molded underfill (MUF) Flip chip bonding Warpage