플립 칩 솔더 범프의 접합강도와 금속간 화합물의 시효처리 특성

Aging Characteristic of Intermetallic Compounds and Bonding Strength of Flip-Chip Solder Bump

솔더 범프를 이용한 플립 칩 접속 기술은 시스템의 고속화, 고집적화, 소형화 요구 덴 마이크로 일렉트로닉스의 성능은 향상시키기 위해 필요한 기술이다. 본연구 에서는 Cr/Cr-Cu/cu UBM 구조에서 고 용융점 솔더 범프와 저 용융점 솔더 범프를-시효처리 후 전단 강도를 평가하였다. 계면에서 관찰된 금속간 화합물의 성장과 접합상태를 SEM과 TEM으로 분석하였으며, 유한요소법을 통하여 전단하중을 적용하였을때 집중되는 응력을 해석하였다. 실험결과 Sn-97wt%Pb와 Sn-37wt%Pb에서 900시간 시효 처리된 시편의 전단강도는 최대 값에서 각각 25%, 20% 감소하였다. 시효처리를 통해 금속간화합물인 $Cu_6/Sn_5$와 $Cu_3Sn$의 성장을 확인하였으며, 파단 경로는 초기의 솔더 내부에서 IMC층의 계면으로 이동하는 경향을 알 수 있었다.

Flip-chip interconnection that uses solder bump is an essential technology to improve the performance of micro-electronics which require higher working speed, higher density, and smaller size. In this paper, the shear strength of Cr/Cr-Cu/Cu UBM structure of the high-melting solder bump and that of low-melting solder bump after aging is evaluated. Observe intermetallic compound and bump joint condition at the interface between solder and UBM by SEM and TEM. And analyze the shear load concentrated to bump applying finite element analysis. As a result of experiment, the maximum shear strength of Sn-97wt%Pb which was treated 900 hrs aging has been decreased as 25% and Sn-37wt%Pb sample has been decreased as 20%. By the aging process, the growth of $Cu_6/Sn_5$ and $Cu_3Sn$ is ascertained. And the tendency of crack path movement that is interior of a solder to intermetallic compound interface is found.