• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.29-36
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• 2008

본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권2호
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• pp.487-490
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• 2010

• Journal of Welding and Joining
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• 제3권2호
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• pp.27-34
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• 1985

The mechanical properties and bonding mechanism of aluminum, copper and mild steel have been determined in cold pressure welding. The brittle cover layer to be established by scratch-brushing plays an important role in bond strength and has an influence on the threshold of deformation. The cold pressure welding was achieved at 54% of height reduction in A1-A1, 75% in Cu-Cu, 56% in Al-Cu, and 74% in Cu-steel. The height reduction at which the bond strength of weld interface was the same as the tensile strength of base metal should be over 76% in Al-Al, 82% in Cu-Cu, and 78% in Al-Cu.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.69-74
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• 2010

알루미늄 양극산화(aluminum anodization)의 선택적인 적용을 통하여 DRAM 소자를 위한 새로운 패키지 기판을 제작하였다. 에폭시 계열의 코어(core)와 구리의 적층 형태로 제작되는 일반적인 패키지 기판과는 달리 제안된 패키지 기판은 아래층 알루미늄(aluminum), 중간층 알루미나(alumina, $Al_2O_3$) 그리고 위층 구리(copper)로 구성된다. 알루미늄 기판에 양극산화 공정을 수행함으로써 두꺼운 알루미나를 얻을 수 있으며 이를 패키지 기판의 유전체로 사용할 수 있다. 알루미나층 위에 구리 패턴을 배치함으로써 새로운 2층 금속 구조의 패키지 기판을 완성하게 된다. 또한 알루미늄 양극산화를 선택적인 영역에만 적용하여 내부가 완전히 채워져 있는 비아(via) 구조를 구현할 수 있다. 패키지 설계 시에 비아 인 패드(via in pad) 구조를 적용하여 본딩 패드(bonding pad) 및 볼 패드(ball pad) 상에 비아를 배치하였다. 상기 비아 인 패드 배치 및 2층 금속 구조로 인해 패키지 기판의 배선 설계가 보다 수월해지고 설계 자유도가 향상된다. 새로운 패키지 기판의 주요 설계인자를 분석하고 최적화하기 위하여 테스트 패턴의 2차원 전자기장 시뮬레이션 및 S-파라미터 측정을 진행하였다. 이러한 설계인자를 바탕으로 모든 신호 배선은 우수한 신호 전송을 얻기 위해서 $50{\Omega}$의 특성 임피던스를 가지는 coplanar waveguide(CPW) 및 microstrip 기반의 전송선 구조로 설계되었다. 본 논문에서는 패키지 기판 구조, 설계 방식, 제작 공정 및 측정 등을 포함하여 양극산화 알루미늄 패키지 기판의 특성과 성능을 분석하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제27권1호
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• pp.143-179
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• 1989

To observe the bonding behavior of palladium-based alloys to porcelain; 1. Pd-Co binary alloy with the higher cobalt content, 2. Pd-Co binary alloy with the lower cobalt content, 3. Pd-Ag-Sn ternary alloy, 4. Pd-Ag binary alloy, 5. Pd-Cu-Au ternary alloy and 6. Pd-Cu binary alloy were made as 6 groups of experimental alloys. Each group of alloy was divided into 4 sub-groups such as one sub-group that was not degassed and three sub-groups that degassed for 5 minutes, 10 minutes and 15 minutes. On each specimen, weight changes after degassing, morphological changes of oxide layer by changing the degassing time, compositional changes at metal-ceramic interface and bond strength of metal-ceramic measured with planar shear test were observed and compared. The results of the present study allow the following conclusions to be drawn: 1. The alloy showing the greatest bond strength was Pd-Cu alloy without gold and bond strength was decreased by alloying gold to them. 2. Although Pd-Co alloy showed the most prominent oxidation behavior, bond strength of them to porcelain was not greatly high by the formation of porosities at metal-ceramic interfaces. 3. Likewise tin, cobalt formed the peaks on line profiles at metal-ceramic interface, however copper did not exhibit such peaks on line profiles. 4. Mainly, oxide layer on Pd-Co alloy was composed with cobalt, and for Pd-Co alloy with higher cobalt content the rise of bond strength was not significant by increased degassing time. 5. On Pd-Ag alloy not containing tin, during degassing for 15 minutes silver content was increased at metal-ceramic interface. 6. As an oxidized element, tin formed the oxide layers that widen their area by increasing the degassing time, while cobalt and copper showed the morphological changes of particle or crystal on oxide layer.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권12호
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• pp.939-948
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• 2012

A 3-ply clad metal consisting of aluminum and copper was fabricated by roll bonding process and the microstructures and mechanical properties of the roll-bonded and post-roll-bonding heat treated Cu/Al/Cu clad metal were investigated. A brittle interfacial reaction layer formed at the Cu/Al interfaces at and above $400^{\circ}C$. The thickness of the reaction layer increased from $12{\mu}m$ at $400^{\circ}C$ to $28{\mu}m$ at $500^{\circ}C$. The stress-strain curves demonstrated that the strength decreased and the ductility increased with heat treatment up to $400^{\circ}C$. The clad metal heat treated at $300^{\circ}C$ with no indication of a reaction layer exhibited an excellent combination of the strength and ductility and no delamination of layers up to final fracture in the tensile testing. Above $400^{\circ}C$, the ductility decreased rasxpidly with little change of strength, reflecting the brittle nature of the intermetallic interlayers. In Cu/Al/Cu clad heat treated above $400^{\circ}C$, periodic parallel cracks perpendicular to the stress axis were observed at the interfacial reaction layer. In-situ optical microscopic observation revealed that cracks were formed in the Cu layer due to the strain concentration in the vicinity of horizontal cracks in the intermetallic layer, promoting the premature fracture of Cu layer. Vertical cracks parallel to the stress axis were also formed at 15% strain at $500^{\circ}C$, leading to the delamination of the Cu and Al layers.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.1-5
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• 2004

다층 연성기판은 높은 전기 전도성과 낮은 절연상수로 잘 알려진 구리와 폴리이미드로 구성되어 있다. 본 연구에서는 이러한 다층연성기판을 패턴된 스테인리스 스틸 위에 구리선을 전기도금하고 폴리이미드를 코팅함에 의해서 균일한 형태의 $5{\mu}m$-pitch의 전도선을 제조하는데 성공하였다. 또한, 다층기판 형성시 비아흘은 UV 레이저로 형성시켰으며 구리와 주석을 전기 도금함으로 이를 채웠다. 그런다음 비아와 전도선이 붙은 채로 스테인리스 스틸에서 벗겨냈다. 이렇게 형성된 각각의 층을 한번에 적층하여 다층연성기판을 완성하였다. 적층시 주석과 구리사이에 고체상태 반응(Solid state reaction)이 발생하여 $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$을 형성하였으며 비아패드에 비아가 수직으로 위치한 완전한 형태의 층간 연결을 형성하였다. 이러한 비아 형성 공정은 V형태의 비아나 페이스트 비아와 비교할 때 좋은 전기적 특성, 저가공정등의 여러 장점을 가지고 있다.

• 한국표면공학회지
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• 제46권1호
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• pp.9-15
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• 2013

The effect of the additionally applied electrical current on the adhesion strength between electroless Cu and polyimide films was investigated. Peel tests were performed after applying electrical current within the range from 0.1 to 100 mA for the duration from 1 to 30 minutes. Sample with more than 1 mA of additional electrical current for 1 minute showed higher adhesion strength than that without additional electrical current. However, samples with 10 mA of additional electrical current for more than 10 miniutes showed the degradation of adhesion strength. Ra and RMS values of the peeled polyimide surface were proportional to the adhesion strength though there were no significant changes in the morphology of the peeled surfaces with varied amount and time-length of additional electrical current. Applying electrical current could increase the density of chemical bonding, which results in increase of the adhesion strength between copper and polyimide. However, in the case of applying additional electrical current for excessive amount or time, the degradation of the adhesion strength owing to the formation of copper oxide at the interface could occur.

• 접착 및 계면
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• 제8권1호
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• pp.15-27
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• 2007

폴리이미드 필름과 구리의 접착력을 향상시키기 위하여 이온빔과 실란-이미다졸 커플링제를 사용하여 폴리이미드 표면개질을 실시하였다. 실란-이미다졸 커플링제는 구리와의 배위결합을 형성하는 이미다졸 그룹과 실록산 폴리머를 형성하는 메톡시 실란 그룹을 함유한다. 폴리이미드 필름표면은 아르곤/산소 이온빔으로 일차로 처리하여 친수성을 높인 폴리이미드 필름에 커플링제 수용액에 침지하여 폴리이미드 필름 표면에 커플링제를 그라프트시켜 표면개질을 실시하였다. XPS 스펙트럼 분석결과 아르곤/산소 플라즈마 처리는 폴리이미드 표면에 하이드록시 및 카르보닐 그룹과 같은 산소 기능성기를 형성함을 알 수 있었고 폴리이미드 필름 표면에 실란-이미다졸과의 커플링반응에 의하여 표면이 개질되었음을 확인하였다. 이온빔을 사용하여 그라프트된 폴리이미드 필름과 구리와의 접착력은 처리되지 않은 폴리이미드 필름과의 접착력 보다 높은 접착력을 나타내었다. 또한 커플링제로 그라프트된 폴리이미드 필름의 접착력 보다 아르곤/산소의 양자화 이온을 이용하여 개질한 그라프트된 폴리이미드 필름의 시편이 더 높은 접착력을 나타내었다. 구리-폴리이미드 필름의 계면으로부터 박리된 층은 분석결과 완전히 서로 다른 화학적 조성을 나타내었는데 이것으로부터 박리가 접합면의 커플링제 내에서 일어나는 것보다는 폴리이미드와 커플링제의 사이에서 일어남을 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제4권3호
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• pp.196-203
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• 2004

A three-dimensional (3D) IC technology platform is presented for high-performance, low-cost heterogeneous integration of silicon ICs. The platform uses dielectric adhesive bonding of fully-processed wafer-to-wafer aligned ICs, followed by a three-step thinning process and copper damascene patterning to form inter-wafer interconnects. Daisy-chain inter-wafer via test structures and compatibility of the process steps with 130 nm CMOS sal devices and circuits indicate the viability of the process flow. Such 3D integration with through-die vias enables high functionality in intelligent wireless terminals, as vertical integration of processor, large memory, image sensors and RF/microwave transceivers can be achieved with silicon-based ICs (Si CMOS and/or SiGe BiCMOS). Two examples of such capability are highlighted: memory-intensive Si CMOS digital processors with large L2 caches and SiGe BiCMOS pipelined A/D converters. A comparison of wafer-level 3D integration 'lith system-on-a-chip (SoC) and system-in-a-package (SiP) implementations is presented.