• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.95-103
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• 2021

대표적인 저온솔더인 Sn-58Bi에 Ru nanoparticles을 첨가하여 Sn-58Bi-xRu 복합솔더를 제작하고 Cu/OSP 및 ENIG 표면처리된 PCB 기판과 반응시켜 계면반응 및 솔더조인트 신뢰성을 분석하였다. Cu/OSP와의 반응에서 형성된 Cu₆Sn₅ IMC는 Ru 함량에 따른 두께 변화가 거의 없고 100hr aging 후에도 큰 변화없이 고속 전단시험시 솔더 내부로 연성파괴가 발생하였다. ENIG 와의 반응시에는 Ru 함량이 증가함에 따라서 Ni₃Sn₄ IMC 두께가 감소하는 경향을 보였으며 일부 시편에서 ENIG 특유의 취성파괴 현상이 발견되었다. Ru 원소는 계면 부근에서 발견되지 않아서 계면반응에 크게 관여하지 않는 것으로 판단되며 주로 Bi phase와 함께 존재하는 것으로 분석되고 있는데 어떠한 형태로 두 원소가 공존하고 있는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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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)

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권3호
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• pp.33-37
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• 2011

본 연구에서는 Ag-에폭시계 도전성접착제와 Sn도금 부품의 접합체를 이용하여 고온 고습 분위기($85^{\circ}C$/85%RH) 중에서의 미세조직과 전기저항의 변화를 중심으로 계면열화에 미치는 Cl의 영향을 검토하였다. $85^{\circ}C$/85%RH 분위기에서 전형적인 Cl량이 함유된 Ag-에폭시계 도전성접착제를 사용한 접합체의 전기저항은 Cl 함유량이 적은 접합제를 사용한 접합체에 비해 시간의 경과에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타내었다. 그 원인을 밝히기 위해 미세조직을 분석한 결과, 고Cl 접합체의 경우, Sn 산화물과 Sn-Cl-O가 Sn도금/Ag-에폭시계 도전성접착제의 계면에 불균일하게 생성되어 있는 반면, 저Cl 접합체에서는 Sn-Cl-O생성이 관찰되지 않았고, Sn산화물도 비교적 적은 것을 알았다. 이러한 결과들을 통해 Ag-에폭시계 도전성접착제에 함유된 Cl이 Ag-에폭시계 도전성접착제와 Sn도금 부품 접합체의 전기적 열화를 가속시키는 원인 중의 하나임을 알았다.

• 한국재료학회지
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• 제4권3호
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• pp.329-333
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• 1994

1시간 주기로 -$35^{\circ}C$에서 +$125^{\circ}C$까지의 온도 변화에 지배되는 Leadless Ceranic Chip Carriers(LLCC'S)의 Solder접합부에서 균열이 계면을 따라 일어났다. 이런 균열이 계면을 취약하게 하는 어떤 불순물에 의한 것이 아닌지를 Scanning Auger Microprobe(SAM)을 이용해 조사했다. 그 결과 계면을 따라 일어나는 균열이 계면의 산화에 의해 일어날 수 있다는 것이 발견되었고, 그에 따라 산화에 취약해진 계면을 따라 일어나는 이런 종류의 피로 파괴현상에 대한 모델을 제시했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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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• 한국현미경학회 1999년도 제30차 추계학술대회
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2002년도 동계연구발표회 논문개요집
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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)