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언더필(Underfill) 이란....

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2022. 3. 16.

1. 언더필(Underfill)이란?

언어적 의미 그대로 밑을 메운다는 뜻입니다. 즉 BGA, CSP, Flip Chip등의

Package 밑을 절연 수지를 이용하여 완전히 메우는 공법을 말합니다.

2. 언더필을 굳이 해야할 필요가 있나요?

물론 모든 부품에 반드시 해야 하는 것은 아닙니다. 가장 좋은 설계는 언더

필을 하지 않고도 시장에서 장시간 불량이 발생하지 않도록 하는 것입니다.

그러나 현실은 그렇지 않기 때문에 어쩔 수 없이 언더필을 하도록 강요당하

고 있습니다. 특히 물리적 충격을 많이 받는 휴대용 기기나 열적 충격을 많

이 받는 초고속 통신기기등에 많이 사용되고 있습니다.

 

◇ 언더필을 하는 이유

1) 물리적 충격의 내성 확보

- 낙하 충격(소비자가 휴대 중 떨어뜨릴 때 받는 충격)

- PCB 변위 충격(생산공정 중 기구물과 PCB를 조립할 때 또는 소비자가 사

용중에 PCB에 휨이 발생될 수 있음)

2) 화학적 충격의 내성 확보

- 사용 온도 변화에 의한 열 충격

- 먼지/흡습등에 의한 전기적 Migration 예방

- 납에서 나오는 α-ray에 의한 오동작 예방(주로 미세피치의 Flip Chip에

해당됨)

3. 언더필 방법

일반적으로 사용되는 언더필의 네가지 형태를 나타내고 있습니다.

언더필할 때 가장 주의해야 하는 것은 Air Trapping이 발생하지 않도록 해

야 합니다. 다시 말하면 Package 아래에 언더필 수지의 침투 속도 차이에

의해 Air가 완전히 빠져 나가지 못하고 빈 공간을 가지고 있는 것을 말합니

다. Air Trapping이 발생하게 되면 빈 공간의 Air로 인해 더이상 언더필 수

지의 침투를 못하게 하여 언더필의 효과를 감소 시키고, 장기적으로 흡습등

에 의한 신뢰성에 악영향을 끼칠수 있으므로 Air Trapping이 되지 않도록

언더필 하는 것이 핵심이라고 할 수 있습니다.

4. 언더필 재료 및 장치

1) 언더필 재료

◇ 언더필 수지가 갖춰야 하는 조건

① 신뢰성(물리적/화학적 신뢰성)이 우수해야 합니다.

② 침투 속도(상온/고온에서의 침투 속도)가 빨라야 합니다.

③ 보관/취급이 자유로워야 합니다(보관수명 및 상온 사용 수명이 길어야

함).

④ Syringe 안에 기포가 함유되어 있지 않아야 합니다.

⑤ Repair가 잘 되는 것이 좋습니다.

2) 언더필 장치

① 정량 도포가 잘되는 설비가 좋습니다.

② 침투 속도를 빠르게 하기 위해 예열장치를 가지는 설비가 좋습니다.

③ Array 기판의 언더필 속도를 향상시키기 위해 Multi-Nozzle을 가지는

설비가 좋습니다.

④ PCB의 휨을 바로 잡아주는 장치가 있으면 정량 도포에 유리합니다.

3) 경화 장치

① In-Line 및 Off-Line 경화 장치가 있습니다.

② Off-Line 경화 Chamber를 사용하기 위해서는 PCB 수납용 내열 Magazine

이 필요합니다.

③ In-Line 경화장치를 사용할 경우 경화시간이 짧으면 별다른 문제가 발생

하지 않으나 경화 시간이 길 경우에는 Vertical Type의 경화 장치가 좋습니

다.

5. 언더필이 잘 되지 않을 때 Check Point

① Package와 PCB와의 Gap이 얼마인가? → Gap이 작으면 Filler Size 조정

필요

② Flux 잔사가 제대로 세척이 되었는가? → 저 잔사용 Solder Paste 사용

③ 도포전 PCB의 예열 온도가 60℃ ~ 80℃를 유지하고 있는가?

④ Underfill 수지의 점도는 적당한가?

⑤ Underfill 수지 안에 기포가 발생되어 있지 않은가?

⑥ PCB의 휨이 발생하여 노즐과 PCB와의 Gap이 변화되어 있지 않은가?

⑦ 노즐이 막혀 있지 않은가?