• 대한금속재료학회지
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• 제46권9호
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• pp.585-592
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• 2008

Flip-chip bonding using Cu-Sn mushroom bumps composed of Cu pillar and Sn cap was accomplished, and the contact resistance and the thermal cycling reliability of the Cu-Sn mushroom bump joints were compared with those of the Sn planar bump joints. With flip-chip process at a same bonding stress, both the Cu-Sn mushroom bump joints and the Sn planar bump joints exhibited an almost identical average contact resistance. With increasing a bonding stress from 32 MPa to 44MPa, the average contact resistances of the Cu-Sn mushroom bump joints and the Sn planar bump joints became reduced from $30m{\Omega}/bump$ to $25m{\Omega}/bump$ due to heavier plastic deformation of the bumps. The Cu-Sn mushroom bump joints exhibited a superior thermal cycling reliability to that of the Sn planar bump joints at a bonding stress of 32 MPa. While the contact resistance characteristics of the Cu-Sn mushroom bump joints were not deteriorated even after 1000 thermal cycles ranging between $-40^{\circ}C$ and $80^{\circ}C$, the contact resistance of the Sn planar bump joints substantially increased with thermal cycling.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권3호
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• pp.9-17
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• 2008

전기도금법으로 Cu 머쉬룸 범프를 형성하고 Sn 기판 패드에 플립칩 본딩하여 Cu 머쉬룸 범프 접속부를 형성하였으며, 이의 접속저항을 Sn planar 범프 접속부와 비교하였다. $19.1\sim95.2$ MPa 범위의 본딩응력으로 형성한 Cu머쉬룸 범프 접속부는 $15m\Omega$/bump의 평균 접속저항을 나타내었다. Cu머쉬룸 범프 접속부는 Sn planar범프 접속부에 비해 더 우수한 접속저항 특성을 나타내었다. 캡 표면에 $1{\sim}w4{\mu}m$ 두께의 Sn 코팅층을 전기도금한 Cu 머쉬룸 범프 접속부의 접속저항은 Sn 코팅층의 두께에 무관하였으나 캡 표면의 Sn코팅층을 리플로우 처리한 Cu머쉬룸 범프 접속부에서는 접속저항이 Sn 코팅층의 두께와 리플로우 시간에 크게 의존하였다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.49-53
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• 2002

The Sn-Cu eutectic solder bump formation ($140{\mu}{\textrm}{m}$ diameter, $250{\mu}{\textrm}{m}$ pitch) by electroplating was studied for flip chip package fabrication. The effect of current density and plating time on Sn-Cu deposit was investigated. The morphology and composition of plated solder surface was examined by scanning electron microscopy. The plating thickness increased with increasing time. The plating rate increased generally according to current density. After the characteristics of Sn-Cu plating were investigated, Sn-Cu solder bumps were fabricated on optimal condition of 5A/dm$^2$, 2hrs. Ball shear test after reflow was performed to measure adhesion strength between solder bump and UBM (Under Bump Metallization). The shear strength of Sn-Cu bump after reflow was higher than that of before reflow.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권1호
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• pp.33-38
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• 2008

The interfacial reactions and shear strength of pure Sn solder bump were investigated with different under bump metallizations (UBMs) and reflow numbers. Two different UBMs were employed in this study: Cu and Ni. Cu6Sn5 and Cu3Sn intermetallic compounds (IMCs) were formed at the bump/Cu UBM interface, whereas only a Ni3Sn4 IMC was formed at the bump/Ni UBM interface. These IMCs grew with increasing reflow number. The growth of the Cu-Sn IMCs was faster than that of the Ni-Sn IMC. These interfacial reactions greatly affected the shear properties of the bumps.

• 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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• 제10권4호
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• pp.39-46
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• 2003

플립칩용으로 Sn-Cu 공정 솔더 범프를 전해도금을 이용하여 제조하고 특성을 연구하였다. Si 웨이퍼 위에 UBM(Under Bump Metallization)으로 Al(400 nm)/Cu(300 nm)/Ni(400 nm)/Au(20 nm)를 전자빔 증착기로 증착하였다. 전류밀도가 1 A/d$\m^2$에서 8 A/d$\m^2$으로 증가함에 따라 Sn-Cu 솔더의 도금속도는 0.25 $\mu\textrm{m}$/min에서 2.7 $\mu\textrm{m}$/min으로 증가하였다. 이 전류밀도의 범위에서 전해도금된 Sn-Cu 도금 합금의 조성은 Sn-0.9∼1.4 wt%Cu의 거의 일정한 상태를 유지하였다. 도금 전류밀도 5 A/d$\m^2$, 도금시간 2hrs, 온도 $20^{\circ}C$의 조건에서 도금하였을 때, 기둥 직경 약 120 $\mu\textrm{m}$인 양호한 버섯 형태의 Sn-Cu 범프를 형성할 수 있었다. 버섯형 도금 범프를 $260^{\circ}C$에서 리플로우 했을 때 직경 약 140 $\mu\textrm{m}$의 구형 범프가 형성되었다. 화학성분의 균일성을 분석한 결과 버섯형 범프에서 존재하던 범프내 Sn 등 성분 원소의 불균일성은 구형 범프에서는 상당 부분 해소 되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.665-666
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• 2010

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.67-73
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• 2009

Cu pillar 범프를 사용한 플립칩 접속부는 솔더범프 접속부에 비해 칩과 기판사이의 거리를 감소시키지 않으면서 미세피치 접속이 가능하기 때문에, 특히 기생 캐패시턴스를 억제하기 위해 칩과 기판사이의 큰 거리가 요구되는 RF 패키지에서 유용한 칩 접속공정이다. 본 논문에서는 칩에는 Cu pillar 범프, 기판에는 Sn 범프를 전기도금하고 이들을 플립칩 본딩하여 Cu pillar 범프 접속부를 형성 한 후, Sn 전기도금 범프의 높이에 따른 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항과 칩 전단하중을 측정하였다. 전기도금한 Sn 범프의 높이를 5 ${\mu}m$에서 30 ${\mu}m$로 증가시킴에 따라 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항이 31.7 $m{\Omega}$에서 13.8 $m{\Omega}$로 향상되었으며, 칩 전단하중이 3.8N에서 6.8N으로 증가하였다. 반면에 접속부의 종횡비는 1.3에서 0.9로 저하하였으며, 접속부의 종횡비, 접속저항 및 칩 전단하중의 변화거동으로부터 Sn 전기도금 범프의 최적 높이는 20 ${\mu}m$로 판단되었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.181-183
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• 2006

This paper studies the mechanical behaviors of Sn-3.5Ag solder joint against substrate(such as Au/Ni/Cu, Au/cu, Ni/Cu and Cu pad) after induction heating, a new soldering method. It was found that the solder bump formation depends on the time and current of the induction heating system. Also the heating value of the solder bump were found to vary with respect to the thermal conductivity of the pads on the substrate. In case of Au/Ni/Cu pad and Au/Cu pad, solder bump's shear strength were high for the heating time of $1.5{\sim}2sec$. For Ni/Cu pad, solder bump's shear strength were found to increase with time increment.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-41
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• 2002

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.