Micro IC-LED 패키징의 신뢰성 향상을 위한 Void 제어 진공 라미네이션 공정 연구
A Study of Vacuum Lamination Process for Void Control and Reliability Improvement in Micro IC-LED Packaging
- 주제(키워드) Micro IC-LED Packages , Film-type Underfill , Void-free
- 주제(DDC) 658.5
- 발행기관 아주대학교 공학대학원
- 지도교수 박재일
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 산업데이터시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034409
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Micro IC-LED 패키징 신뢰성 향상을 위한 Void 제어 진공 라미네이션 공정 연구 산업공학과 강창선 지도교수 박재일 본 연구는 Micro IC-LED 패키지의 Void 제거와 구조적 안정성을 극대화하기 위해 진공 라미네이터 기반의 필름 라미네이션 공정을 설계하고 최적화 하였다. 기존 액 상 언더필 공정에서 발생하던 Void 형성 문제와 충진 불균일성을 극복하기 위해 Polyimide(PI) 기판과 고체 상태의 필름 타입 언더필 재료를 활용하여 60㎛ 피치와 20㎛ 패드 범프의 갭을 균일하게 충진할 수 있는 최적의 공정 조건을 도출했다. 주 요 변수(진공도 0.6Torr, 라미네이션 온도 90°C, 압력 1.2kgf, 유지 시간 120초, 단계 적 열경화 방식)는 Resin의 흐름성과 충진 균일성을 극대화하며 Void 형성을 효과 적으로 억제하는 데 성공했다. 열충격 신뢰성은 -40°C에서 85°C 범위의 열충격 테스트(500회 반복)를 통해 검증했 다. 모든 샘플에서 Void 없이 정상적인 점등 상태를 유지하며, 이는 극한 환경에서 도 구조적 안정성과 전기적 기능이 안정적으로 보장됨을 입증한다. 이러한 결과는 Micro IC-LED 기술이 차량용 디스플레이, AR/VR 기기, 웨어러블 디바이스, 고해 상도 디스플레이 등 고성능 디스플레이 응용 분야에서 신뢰할 수 있는 기술로 자리 잡을 가능성을 보여준다. 기존 공정의 한계를 극복하며 대량 생산 체계에서도 적용 가능성을 제시한다. 향후 연구는 금속 및 복합재 기반의 기판과 열응력을 완화하는 필름 재료를 테스트하여 공정의 범용성을 확장하고 다양한 차세대 디스플레이 응용 분야에서의 Micro IC-LED 기술의 상용화를 가속화할 계획이다.
more초록/요약
A Study of Vacuum Lamination Process for Void Control and Reliability Improvement in Micro IC-LED Packaging Chang-Sun Kang Advisor : Prof. Jae-Il Park Department of Industrial Engineering Graduate School of Engineering Ajou University This study focuses on designing and optimizing a vacuum laminator-based film lamination process to enhance void elimination and structural stability in Micro IC-LED packages. To address issues of void formation and uneven filling commonly encountered in conventional liquid underfill processes, the research employs Polyimide (PI) substrates and solid-state film-type underfill materials. Optimal process conditions were identified to achieve uniform filling of 60㎛ pitch and 20 ㎛ pad bump gaps. Key parameters—vacuum pressure of 0.6Torr, lamination temperature of 90°C, pressure of 1.2kgf, dwell time of 120 seconds, and a stepwise thermal curing method—were fine-tuned to maximize resin flow and filling uniformity while effectively suppressing void formation. The thermal shock reliability of the process was validated through rigorous testing involving 500 cycles between -40°C and 85°C. All samples exhibited void-free results and maintained normal illumination, demonstrating consistent structural stability and electrical performance even under extreme environmental conditions. These findings highlight the potential of Micro IC-LED technology as a reliable solution for high-performance display applications, including automotive displays, AR/VR devices, wearable electronics, and high-resolution displays. By overcoming the limitations of traditional processes, the study also demonstrates the scalability of the proposed method for high-volume production systems. Future research will explore the process applicability to metal and composite-based substrates as well as stress-relieving film materials, further expanding its versatility. This effort aims to accelerate the commercialization of Micro IC-LED technology across various next-generation display applications.
more목차
1. 서론 1
2. 관련 연구 5
2.1 Micro LED 디스플레이 구현 방식 5
2.2 기존의 언더필 공정 및 한계 7
3. 연구 방법 13
3.1 Micro LED 및 IC 구조와 PI 기판 설명 13
3.2 Micro IC-LED 공정 흐름 및 실험 공정 순서 14
3.3 필름 재료 특성 20
3.4 실험 평가 및 분석 방법 26
4. 신뢰성 향상을 위한 진공 라미네이션 공정 최적화 28
4.1 실험 자재 구조 28
4.2 실험 조건 및 평가 결과 29
4.3 열충격 신뢰성 테스트 결과 34
5. 결론 36
참고문헌 37
ABSTRACT 41
