• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.45-50
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• 2017

본 연구에서는 Sn-0.7Cu-xZn 무연솔더와 OSP 표면처리 된 솔더접합부의 전단강도를 Zn 함유량에 따라 평가하였다. 다섯 종류의 Sn-0.7Cu-xZn (x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 wt.%) 솔더페이스트를 제작한 뒤, OSP(organic solderability preservative) 표면처리 한 PCB(printed circuit board) 기판의 전극에 리플로우 공정으로 180 um 직경의 솔더볼을 형성하였다. 전단강도는 두 가지 조건의 전단속도(0.01, 0.1 m/s)로 고속전단시험(high speed shear test)을 통해 측정하였고, 고속전단시험 시에 측정된 F-x(Force-distance) curve를 통해 파괴에너지(fracture energy)를 계산하였다, SEM(주사전자현미경, scanning electron microscopy)과 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석을 통하여 단면과 파단면을 관찰하였고, 금속간 화합물(intermetallic compound, IMC) 층을 분석하였다. Zn 함유량이 증가함에 따라 금속간 화합물 층의 두께는 감소하였고, Zn 함유량이 0.5 wt.%일 때 가장 높은 전단 강도(shear strength)를 나타내었다. 전체적으로 높은 전단속도 조건의 전단강도 값이 낮은 전단속도 조건의 전단강도보다 높았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.17-24
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• 2008

열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.65-70
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• 2008

본 연구에서는 BGA(Ball Grid Array) 솔더 접합부에 high impact가 가해졌을 경우 접합부의 기계적 특성에 대해서 연구하였다. 시편은 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 표면 처리된 FR-4 기판 위에 직경이 500 ${\mu}m$인 Sn-37Pb 솔더볼을 BGA 방식으로 배열하고 리플로우(Reflow)를 통하여 제작하였다. HTS(High Temperature Storage) 테스트를 위해, 시편을 일정한 온도의 $120^{\circ}C$에서 250시간 동안 시효처리(Aging)를 실시하였다. 시효처리 후, 각각의 시편은 고속 전단 시험기(Dage-4000HS)를 이용하여 속도 변수는 0.01, 0.1, 1, 3 m/s로 설정하여 고속전단 시험을 실시하였다. 전단시험 후, 솔더 접합 계면과 파면을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 통하여 관찰하였다. 솔더 접합 계면에는 $Ni_3Sn_4$의 금속간 화합물이 성장하였으며, 시효처리 후, 솔더 접합 계면에 생성된 금속간 화합물의 두께가 증가하는 것을 관찰 할 수 있었다. 전단 시험 결과, 전단 속도가 빨라짐에 따라 전단 강도값은 증가하는 경향을 나타내었다. 솔더 접합부의 파단은 전단 속도와 시효처리 시간에 따라 다양한 파괴 모드로 진행됨을 알 수 있었다. 또한, 파괴 모드는 연성파괴 형상을 보이다가 전단속도가 증가함에 따라 취성 파괴 형상으로 변하는 것을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.799-806
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• 2000

63Sn-37Pb에 Cu$_{6}$Sn$_{5}$를 분산시킨 760$\mu\textrm{m}$크기의 솔더범프를 Au(0.5$\mu\textrm{m}$)/Ni(5$\mu\textrm{m}$)/Cu(27$\pm$20$\mu\textrm{m}$) BGA 기판에 스크린)/Ni(5im)/Cu(27:201m) B3GA 기판에 스크린 프린팅법으로 제조하여, 리플로우 피크온도 유지시간, 15$0^{\circ}C$ 시효처리 시간에 따른 전단강도를 분석하였다. Cu$_{6}$Sn$_{5}$를 첨가한 솔더범프는 피크온도에서 30초간 유지시에는 63Sn-37Pb 솔더범프보다 높은 전단강도를 나타내었으나, 피크온도 유지시간을 60초 이상으로 증가시킴에 따라 전단강도가 63Sn-37Pb 솔더범프보다 저하하였다. 전단시험 후 솔더범프의 파단면은 초기에 전단 균열의 점진적인 전파에 의해 발생된 파괴부위와 점진적 균열전파에 의한 면적 감소로 솔더범프가 급격히 떨어져 나가면서 발생한 파괴부위로 구분할 수 있었다 피크온도 유지시간, 15$0^{\circ}C$ 시효처리 시간 및 Cu$_{6}$Sn$_{5}$ 첨가량에 무관하게 점진적 파괴모드에 의한 균열 전파길이가 증가할수록 솔더범프의 전단강도가 감소하였다.감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.160-165
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• 2006

니켈 분말을 이용하여 제조된 다공성 니켈 지지체 위에 팔라듐-구리-니켈 합금 수소 분리막을 제조하였다. 다공성 니켈 지지체는 열적안정성과 수소취성에 강한 모습을 나타내었으며, 다공성 니켈 지지체에 기존의 습식 방식인 염산에 의한 표면 전처리 방식을 건식 방식인 플라즈마 표면개질로 대체하였다. 다공성 니켈 지지체의 기공을 매립하기 위해 전해도금방식으로 $2{\mu}m$의 두께로 코팅하였으며, 그 후 니켈 도금된 지지체 위에 스퍼터 방식으로 팔라듐을 $4{\mu}m$, 구리를 $0.5{\mu}m$의 두께로 코팅하였다. 이와 같이 제조된 시편을 $700^{\circ}C$에서 1시간 구리 리플로우를 통해 미세기공이 없는 매우 치밀한 팔라듐-구리-니켈 합금 분리막을 제조하였다. 그 결과 팔라듐-구리-니켈 합금 수소분리막은 다공성 니켈지지체와 좋은 접착성을 가지고 있으며 수소-질소 혼합가스에서 무한대의 분리도 값을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.163-169
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• 2019

전자제품에서 사용되던 Sn-Pb계 솔더합금은 RoHS, WEEE, REACH 등의 환경규제에 의해 무연솔더합금(Pb free solder alloy)으로 빠르게 대체되고 있다. 그 중에서도 Sn58%Bi(in wt.%) 합금은 융점이 낮고 Sn-Pb계 합금에 비해 기계적특성이 우수하여, 전자제품 솔더합금으로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 Sn58%Bi 솔더합금은 구성 원소인 Bi의 취성으로 인해 기계적인 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 함량의 Sn-MWCNT (multiwalled carbon nanotube) 입자를 첨가한 Sn58%Bi 복합솔더를 제조한 후, OSP처리된 FR-4 기판 및 FR-4 컴포넌트를 리플로우(reflow) 횟수를 1회부터 7회까지 진행하였다. 접합시편의 접합강도 및 파괴에너지는 전단시험(die shear test)을 통해 측정하였고, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 미세조직 및 파괴모드를 분석하였다. Sn-MWCNT 첨가에 의해 Sn58%Bi 복합솔더 접합부에서 조직 미세화가 관찰되었고, 함량이 0.1 wt.%일때 접합강도와 파괴에너지는 각각 20.4%, 15.4% 만큼 증가하였다. 또한 파단면에서 연성파괴(ductile failure) 영역이 관찰되었으며, F-x(force-displacement to failure) 그래프를 통해 Sn-MWCNT의 첨가가 복합솔더의 연성(ductility)을 증가시킨 것을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.43-49
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• 2019

본 연구에서는 그래핀 산화(graphene oxide, GO) 분말 복합 Sn-3.0Ag-0.5Cu(in wt.%) 솔더페이스트를 이용한 플렉시블 기판과 SOP(small outline package) 사이의 솔더 접합부의 굽힘 신뢰성 향상에 관한 새로운 접근을 제안하였다. 솔더페이스트에 GO의 첨가는 녹는점에 약간의 영향을 미치었으나 그 차이는 미미한 것으로 나타났다. 한편, GO의 첨가는 리플로우 공정 동안 솔더 접합부의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장과 두께를 억제 할 수 있음을 확인하였다. 더욱이 접합부의 신뢰성에 미치는 영향을 살펴보고자 반복 굽힘 시험을 진행하였으며 GO 분말의 첨가로 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상 시킬 수 있었다. 0.2 wt.%의 GO가 첨가된 솔더 접합부의 경우 GO가 첨가되지 않은 경우에 비하여 굽힘 수명은 20% 가량 증가하는 것으로 나타났다. GO가 첨가된 경우 솔더 접합부의 인장 강도와 연성이 증가하게 나타났는데 이러한 GO 첨가에 의한 기계적 특성 향상이 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상에 기여한 것으로 추측된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권2호
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• pp.71-76
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• 2019

자동화 시스템이 일반화되면서 제품 관리를 위한 라벨지(label)의 수요는 증가하고 있으며, 다양한 환경에서 사용할 수 있는 기능성 라벨지 개발이 빠르게 진행되고 있다. 인쇄회로기판의 경우 제작 과정에서 $300^{\circ}C$ 이상의 리플로우 솔더링 공정과 여러 차례의 세정 공정을 거치기 때문에 열적 화학적 안정성을 갖는 바코드 라벨지(barcode label)가 사용되고 있으나 황변(yellowing) 현상 발생으로 인한 인식률 저하의 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 실리카 무기 바인더와 이산화티탄 백색안료를 사용한 복합 코팅층을 개발하고, 열적 화학적 안정성을 확보한 기능성 라벨지 연구를 진행하였다. 졸-겔 공정으로 제조한 실리카 무기 바인더는 기재(substrate)로 사용하는 폴리이미드 필름과 우수한 밀착성과 내마모성 특성을 갖는 것으로 확인하였다. 또한 이산화티탄 백색안료와 혼합하여 폴리이미드 필름에 백색의 코팅층을 제조할 수 있었으며, 복합 코팅층은 $400^{\circ}C$ 이상의 고온에서도 우수한 백색도와 광택도를 특성을 유지하는 것을 알 수 있었다. 또한 산성(pH 1.6)과 염기성(pH 13.6) 세정제를 통한 화학 처리 후에도 백색도와 광택도 변화가 일어나지 않는 우수한 화학적 안정성을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.25-29
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• 2022

최근 전자 패키징 기술의 중요성이 대두되며, 칩들을 평면 외 방향으로 쌓는 이종 집적 기술이 패키징 분야에 적용되고 있다. 이 중 2.5D 집적 기술은 실리콘 관통 전극를 포함한 인터포저를 이용하여 칩들을 적층하는 기술로, 이미 널리 사용되고 있다. 따라서 다양한 열공정을 거치고 기계적 하중을 받는 패키징 공정에서 이 인터포저의 기계적 신뢰성을 확보하는 것이 필요하다. 특히 여러 박막들이 증착되는 인터포저의 구조적 특징을 고려할 때, 소재들의 열팽창계수 차이에 기인하는 열응력은 신뢰성에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 이에 본 논문에서는 실리콘 인터포저 위 와이어 본딩을 위한 금속 패드의 열응력에 대한 기계적 신뢰성을 평가하였다. 인터포저를 리플로우 온도로 가열 후 냉각 시 발생하는 금속 패드의 박리 현상을 관측하고, 그 메커니즘을 규명하였다. 또한 높은 냉각 속도와 시편 취급 중 발생하는 결함들이 박리 양상을 촉진시킴을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.37-42
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• 2022

최근 반도체 패키지 구조는 점점 더 얇아지고 복잡해지고 있다. 두께가 얇아짐에 이종 계면에서 물성차이에 의한 박리는 심화될 수 있으며 따라서 계면의 신뢰성이 패키징 설계에 중요한 요소라 할 수 있다. 특히, 반도체 패키징에 많이 사용되는 폴리머는 온도와 수분에 영향을 크게 받기 때문에 환경에 따른 물성 변화 고려가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 온도조건에서 수분의 흡습과 탈습을 모두 고려한 패키지 구조의 계면 박리 예측을 유한 요소 해석을 통해 수행하였다. 확산계수와 포화 수분 함량과 같은 재료의 물성은 흡습 실험을 통해 확보하였으며, 흡습 이후 TMA 와 TGA 를 통하여 각 재료의 수분 팽창 계수를 확보하였다. 각 계면의 접합 강도 평가를 위해 수분의 영향을 고려하여 다양한 온도 조건에서 마이크로 전단 실험을 수행하였다. 이러한 물성을 바탕으로 온도와 수분에 의해 발생하는 변형을 모두 고려한 패키지 박리 예측 해석을 수행하였으며, 결과적으로 리플로우 공정 동안의 실시간 수분 탈습 거동을 고려한 계면 박리 예측을 성공적으로 수행하였다.