• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.2
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• pp.95-103
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• 2021

Sn-58Bi-xRu composite solders were prepared by adding Ru nanoparticles to Sn-58Bi, a typical low-temperature solder, and the interfacial reaction and solder joint reliability were analyzed by reacting with Cu/OSP and ENIG surface treated PCB boards. The Cu₆Sn₅ IMC formed by the reaction with Cu/OSP had little change in thickness depending on the Ru content, and ductile fracture occurred inside the solder during the high-speed shear test without any significant change even after 100 hr aging. In reaction with ENIG, the Ni₃Sn₄ IMC thickness tended to decrease as the Ru content increased, and ENIG-specific brittle fracture was found in some specimens. Since Ru element is not found near the interface, it is judged not to be significantly involved in the interfacial reaction, and it is analyzed that it mainly exists together with the Bi phase.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.35.2-35.2
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• 2009

최근 본 연구실에서 무연 솔더를 위한 새로운 Cu-Zn 합금 젖음층을 개발하였다. 전해도금을 통하여 Cu-Zn 합금층을 형성한 뒤 그 위에 Sn-4.0wt% Ag-0.5wt% Cu (SAC 405) 솔더를 리플로 솔더링을 통해 솔더접합부를 형성하였으며 계면에서 생성된 금속간 화합물의 형성 및 성장 거동을 연구하였다. SAC/Cu 시스템의 경우, $150^{\circ}C$에서 시효 처리를 실시하는 동안 솔더와 도금된 Cu 계면에서 $Cu_6Sn_5$ 상과 미세한 공공이 형성된 $Cu_3Sn$ 상이 발견되었다. 반면에 SAC/Cu-Zn 시스템에서는 계면에서 $Cu_6Sn_5$ 상만이 형성되었다. 또한 큰 판상형의 $Ag_3Sn$ 상이 SAC/Cu 시스템에 비해 현저하게 억제되었다. SAC/Cu-Zn 계면에서의 금속간 화합물의 성장 속도가 SAC/Cu 계면에서 형성된 금속간 화합물의 성장 속도보다 느리게 나타났다. Cu-Zn 젖음층의 Zn가 솔더와 Cu-Zn 층 사이에서 Cu와 Sn 원자의 상호 확산을 방해하기 때문이다. 본 연구에서는 Cu와 Cu-Zn 층을 이용한 솔더 접합부의 낙하 충격 신뢰성을 연구하였다. 낙하 충격 시험 시편은 두 개의 인쇄 회로 기판을 SAC 405 솔더볼을 이용하여 리플로를 통해 상호연결 하여 제조되었다. 이 때, 각각의 인쇄 회로 기판의 패드에는 Cu 층과 Cu-Zn층을 전해도금을 통하여 각각 $10{\mu}m$두께의 젖음층을 형성하였다. 낙하 시험 시편을 제조한 뒤, 시효 처리에 대한 낙하 저항 신뢰성의 특성을 연구하기 위해 250, 500 시간동안 시효처리를 한 후 각 조건에서 계면에 형성된 금속간 화합물의 성장 거동을 관찰하였으며, 낙하 충격 시험을 실시하였다. 낙하 시험은 daisy chain으로 연결된 시편의 저항이 100 Ohm 이상 측정되었을 때 중단되도록 하였다. Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 시편의 경우 초기 리플로를 하였을 때 불량이 발생하는 평균 낙하 수는 350이며, Cu/SAC/Cu 시편의 평균 낙하수는 200 미만으로 나타났다. Cu/SAC/Cu 시편의 경우, 시효처리 시간이 증가함에 따라 평균 낙하수는 큰 폭으로 감소하였지만, Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 시편은 불량이 발생하는 평균 낙하수의 감소폭이 보다 완만하게 나타났다. Cu 층에 Zn를 첨가함으로써 솔더와 젖음층 사이에서 형성된 금속간 화합물의 성장 및 미세 공공의 형성이 억제되었고, 솔더 접합부의 과냉을 감소시킴으로써 큰 판상형의 $Ag_3Sn$ 상의 형성을 억제함으로써 Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 솔더 접합부에서 Cu/SAC/Cu 솔더 접합부보다 낙하 충격에 대한 저항성 및 신뢰성이 향상되었다. 이는 무연 솔더에 Zn를 첨가하여 낙하 충격 신뢰성을 향상시킨 것과 동일한 효과를 나타냈음을 확인하였다. 본 연구는 한국 과학 기술 재단의 전자패키지 재료 연구 센터(CEPM)와 지식 경제부의 부품 소재 기술 개발 사업의 지원을 받아 수행되었습니다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1999.05a
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• pp.493-496
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• 1999

Ni/3C-SiC 옴믹 접합에 대한 미세구조적-접합 특성과의 상관관계를 규명하였다. 3C-SiC 웨이퍼 위에 저저항 전면 옴믹 적합층을 형성하기 위하여 Ni(t=300$\AA$)을 thermal evaporator를 사용하여 증착하고, 50$0^{\circ}C$, 80$0^{\circ}C$, 103$0^{\circ}C$ 온도에서 30분간(Ar 분위기) 열처리 한 후, scratch test를 실행하여 Ni/3C-SiC의 접착력 특성을 조사하였다. 여러 다른 온도에 따른 Ni/3C-SiC 층의 표면과 계면의 미세구조는 X-ray scattering 법을 사용하였다. 50$0^{\circ}C$ 에서 열처리된 Ni/3C-SiC 층은 가장 낮은 계면 평활도와 가장 높은 표면 평활도를 나타내었다. Ni/3C-SiC 접착력 분석에서 500 $^{\circ}C$ 열처리된 시편의 측정된 임계하중 값은 As-deposited 시편(12 N~ 13 N)보다 훨씬 낮은 2 N~3 N 범위의 값을 보였으나, 열처리 온도가 증가함에 따라 다시 높아지는 경향을 보였다. 미세구조 특성에서는 열처리 온도가 500 $^{\circ}C$ 이상에서는 NiSi$_2$silicides의 domain size는 결정성의 향상에 따라 증가되었다. 결정성 향상이 3C-SiC와 silicides 사이의 격자상수의 낮은 불일치를 완화시키는데 기여 하였 다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2002.04a
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• pp.489-492
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• 2002

고분자/금속 복합재료는 현대 전자산업에 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 이들간의 계면은 고분자의 수축 또는 계면 안정성의 저하로 인하여 박리가 일어나게 된다. 즉, 계면의 접합이 떨어지게 되면 전기 화학적인 반응이 계면에서 발생하여 드러난 금속부위는 산화되고 산소가 환원될 때 발생하는 OH기와 같은 라디칼들에 의해 금속과 고분자 사이의 결합이 파괴되어 금속표면으로부터의 고분자의 박리가 발생한다. (중략)

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.3
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• pp.33-37
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• 2011

In this study, the degradation mechanism of mounted chip resistors with Ag-epoxy isotropic conductive adhesives (ICAs) under the humidity exposure ($85^{\circ}C$/85%RH) was examined by electrical resistance change and microstructural study. The effect of the chloride content in Ag-epoxy ICA on joint stability was also examined. The increasing range of the electrical resistance in the typical ICA joint was greater than that in the low Cl content ICA joint. In the case of the typical ICA joint, Sn oxides such as SnO, $SnO_2$, and Sn-Cl-O were formed inhomogeneously on the surface of the Sn plating during the $85^{\circ}C$/85%RH test. In contrast, no Sn-Cl-O was found in the low Cl content ICA joint during the $85^{\circ}C$/85%RH. It is suggested that Cl in Ag-epoxy ICA accelerate the electrical degradation of Sn plated chip components joined with Ag-epoxy ICA.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.3
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• pp.329-333
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• 1994

A large number of grain boundaries were seen to crack in near-eutectic solder joints of leadless ceramic chip carriers (LLCC's) during thermal cycling at temperature ranges from -$35^{\circ}C$ to +$125^{\circ}C$ with lhr time period. One potential explanation for this type of cracking might be the presence of embrittling species on the boundary. Although there do not appear to be any instances reported in the literature of solders being embrittled by small amounts of contaminating species, the possibility of such an occurrence exists. The potential presence of impurities located at crack surfaces was inspected using Scanning Auger Microprobe(SAM) and it was found that intergranular cracking could be accomplished by the oxidation of the grain boundary. A physical model for fatigue crack growth was introduced, in which grain boundary separation took place under oxidation facilitated by sliding.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 1999.11a
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• pp.54-58
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• 1999

GaAs 위에 증착된 ZnTe 박막의 계면 구조를 투과 전자 현미경을 이용하여 관찰하였다. 2-빔 조건을 사용하여 관찰된 계면에서 모아레 즐무늬가 관찰되었으며, 이러한 모아레 줄무늬의 생성원리를 규명하였다. 또한 고분해능 투과 전자현미경상으로부터 얻어진 결과와 비교하여 ZnTe의 성장방식 전이 및 섬 구조를 가지는 ZnTe 박막의 여러 가지 구조적 성질들 - 섬의 크기, 변형량, $60^{\circ}$ 전위의 분포 등 - 에 대해 밝혔다. 이러한 결과들은 큰 변형량이 걸린 반도체 이종 접합 구조의 해석에 일반적으로 적용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.231-231
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• 2015

무전해 Ni의 Metal turnover (MTO)가 증가함에 따라, Ni과 Sn-Ag-Cu솔더간 계면 금속간화합물층의 두꺼워지고, Ni-Sn-P층에 형성된 Nano void의 수가 많아지게 되어 취성파괴가 증가한다.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2002.12a
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• pp.74-75
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• 2002

교환바이어스(exchange bias)현상은 강자성과 반강자성의 접합계면에서 강한 상호교환결합력 (exchange force)에 의해 발생하는 것으로 알려져 왔다. 이 현상은 1956년 Meiklejohn과 Bean에 의해 CoO층으로 둘러 쌓인 Co입자에서 발견된 이후[1], 강자성과 반강자성의 접합계면을 가지는 다층박막에서의 교환바이어스에 대한 연구가 진행되어왔다[2-6]. 이는 강자성/반강자성박막의 교환바이어스 특성을 이용하여, 강자성 박막의 스핀방향을 고정시킬 수 있기 때문이다. (중략)