Journal of the Microelectronics and Packaging Society

Fan-out wafer level packaging (FOWLP) 적용을 위한 최적의 Cu 재배선 계면접착에너지 측정방법을 도출하기 위해, 전기도금 Cu 박막과 WPR 절연층 계면의 정량적 계면접착에너지를 90° 필 테스트, 4점 굽힘 시험법, double cantilever beam (DCB) 측정법을 통해 비교 평가 하였다. 측정 결과, 세 가지 측정법 모두 배선 및 패키징 공정 후 박리가 일어나지 않는 산업체 통용 기준인 5 J/m2보다 높게 측정되었다. 또한, DCB, 4점 굽힘 시험법, 90° 필 테스트 순으로 계면접착에너지가 증가하는 거동을 보였는데, 이는 계면파괴역학 이론에 의해 위상각 증가에 따라 이종재료 계면균열 선단의 전단응력성분 증가에 따른 소성변형에너지 및 계면 거칠기 증가 효과에 의한 것으로 설명이 가능하다. FOWLP 재배선에 대한 최적의 계면접착에너지 도출을 위해서는 시편제작 공정, 위상각 차이, 정량적 측정 정확도 및 결합력 크기 등을 고려하여 4점 굽힘 시험법 또는 DCB 측정법을 적절히 혼용 사용하는 것이 타당한 것으로 판단된다.
The quantitative interfacial adhesion energy measurement method of copper redistribution layer and WPR dielectric interface were investigated using 90° peel test, 4-point bending test, double cantilever beam (DCB) measurement for FOWLP Applications. Measured interfacial adhesion energy values of all three methods were higher than 5 J/m2, which is considered as a minimum criterion for reliable Cu/low-k integration with CMP processes without delamination. Measured energy values increase with increasing phase angle, that is, in order of DCB, 4-point bending test, and 90° peel test due to increasing roughness-related shielding and plastic energy dissipation effects, which match well interfacial fracture mechanics theory. Considering adhesion specimen preparation process, phase angle, measurement accuracy and bonding energy levels, both DCB and 4-point bending test methods are recommended for quantitative adhesion energy measurement of RDL interface depending on the real application situations.

Keywords Fan-out wafer level packaging, Interfacial adhesion energy, Peel test, 4-point bending test, Double cantilever beam test