• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.23.2-23.2
• /
• 2009

기존에 사용되었던 알루미늄 배선 공정은 공정의 배선 크기가 줄어들면서 한계에 다다르고 있다. 따라서 이를 대체하기 위해 여러 가지 새로운 방법들이 고안되고 있으며, 그중 알루미늄을 비저항이 낮고 EM(electro-migration) 저항성이 뛰어난 구리로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 구리 배선은 이미 electroplating 공정을 이용해 산업에 적용되고 있으며, seed layer로는 sputtering 법을 이용하고 있다. 하지만 sputtering 을 포함한 PVD 법은 대부분 종횡비나 단차 피복도가 좋지 않기 때문에 이를 CVD로 교체한다면 많은 장점을 가질 수 있다. 하지만 CVD 공정을 진행하기 위해서는 많은 문제점들이 있는데, 이중 전구체에 대한 문제도 빼놓을 수 없는 이슈이다. Cu(dmamb)2 는 기존에 사용하던 $\beta$-diketonate 계열의 전구체보다 화학적으로 많은 장점을 가지고 있어, CVD 공정에 적합하다. 이에 따라 구리 박막 증착의 공정 조건을 설계하고, 고품질의 박막을 증착하기 위한 다양한 처리법을 고안하여 증착 실험을 진행하였다. 기본적으로 구리는 확산력이 좋아 실리콘계열의 기판에서 확산력이 매우 좋아 기판 내로 확산되기 때문에 이를 방지하기 위하여 Ta, Ti 계열의 박막을 사용하여 확산을 방지하고 있다. 따라서 전이 금속 박막의 표면과 증착 분위기 등을 고려하여 구리를 증착하였으며, 표면의 미세구조 및 성분을 FESEM 등을 통해 분석하였다.

• 대한금속재료학회지
• /
• 제47권4호
• /
• pp.248-255
• /
• 2009

A micro thermoelectric device was processed by electroplating the n-type Bi-Te nanowires and ptype Sb-Te nanowires into an alumina template with 200 nm pores. Power generation characteristics of the micro devices composed of the Bi-Te nanowires, the Sb-Te nanowires, and both the Bi-Te and the Sb-Te nanowires were analyzed with applying a temperature difference of $40^{\circ}C$ across the devices along the thickness direction. The n-type Bi-Te and the p-type Sb-Te nanowire devices exhibited thermoelectric power outputs of $3.8{\times}10^{-10}W$ and $4.8{\times}10^{-10}W$, respectively. The output power of the device composed of both the Bi-Te and the Sb-Te nanowires decreased to $1.4{\times}10^{-10}W$ due to a large electrical resistance of the Cu electrode connecting the Bi-Te nanowire array with the Sb-Te nanowire array.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2010

수직 원형관내 자연대류에 의한 열전달량을 $Gr_H$ 수 2.1x$10^6{\sim}2x10^9$의 범위에 대해 측정하였다. 유사성 원리를 이용하여 열전달계를 물질전달계로 대체하였다. 본 연구에서 채택된 물질전달계는 황산-황산구리 수용액의 전기도금계였다. 본 실험의 결과를 층류 및 난류에 대한 수직평판에 대하여 개발된 자연대류 열전달상관식과 비교한 결과, 일치함을 확인하였다. 다만 $Gr_H$ 수 $10^9$이상의 난류 영역에서는 수직관내에서 경계층간 간섭의 영향으로 인하여 수직관에서의 실험결과가 수직평판보다 높게 나타났다. 이러한 일치는 유사성 실험의 유용성을 증명한다. 3가지 다른 형태의 양극과 6가지 다른 기하구조를 사용하여, 양극의 면적과 위치가 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 예상된 바와 같이 양극의 면적과 위치는 대부분의 경우 한계전류에 영향을 주지 않았다. 이러한 결과는 보다 복잡한 실험에 있어서 양극의 크기와 위치를 지정하는 이론적 근거로 활용될 것이다.

• 에너지공학
• /
• 제21권3호
• /
• pp.254-264
• /
• 2012

원자력발전소 중대사고시 노심용융물의 Rayleigh-Benard 자연대류 문제에 대한 예비실험으로 두 평판 사이의 거리, 측면벽의 유무 및 평판의 기하구조가 열전달에 미치는 영향에 대해 실험적 연구를 수행하였다. 열전달 실험을 대신하여 상사성의 원리를 이용한 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였다. 실험은 $Ra_s$는 $1.06{\times}10^7{\sim}2.91{\times}10^{10}$의 범위에서 실험적 조건을 변화시켜가며 열전달을 측정하였다. 실험결과 단일 수평평판에서 측정한 열전달은 McAdams의 수평평판 자연대류 열전달 상관식과 일치하였고 두 평판에서 측정한 열전달은 Dropkin과 Somerscales, Globe와 Dropkin의 Rayleigh-Benard 자연대류 열전달 상관식과 매우 유사한 경향을 보였다. 두 평판 사이의 거리가 작을 경우 열전달이 높다가 거리가 증가하면 단일 수평평판에서의 자연대류 열전달과 같아졌다. 평판에 설치된 휜(Fin)은 열전달을 향상시켰다. 모든 경우에서 측면벽이 없는 경우의 열전달이 측면 벽이 있는 경우보다 항상 높았다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제23권3호
• /
• pp.61-67
• /
• 2005

Since lead (Pb)-free solders for electronics have higher melting points than that of eutectic Sn-Pb solder, they need higher soldering temperatures. In order to decrease the soldering temperature we tried to coat Sn-Bi layer on $Sn-3.5\%Ag$ solder by electroplating, which applies the mechanism of transient liquid phase bonding to soldering. During heating Bi will diffuse into the $Sn-3.5\%Ag$ solder and this results in decreasing soldering temperature. As bonding samples, the 1608 capacitor electroplated with Sn, and PCB, its surface was finished with electroless-plated Ni/Au, were selected. The $Sn-95.7\%Bi$ coated Sn-3.5Ag was supplied as a solder between the capacitor and PCB land. The samples were reflowed at $220^{\circ}C$, which was lower than that of normal reflow temperature, $240\~250^{\circ}C$, for the Pb-free. As experimental result, the joint of $Sn-95.7\%Bi$ coated Sn-3.5Ag showed high shear strength. In the as-reflowed state, the shear strength of the coated solder showed 58.8N, whereas those of commercial ones were 37.2N (Sn-37Pb), 31.4N (Sn-3Ag-0.5Cu), and 40.2N (Sn-8Zn-3Bi). After thermal shock of 1000 cycles between $-40^{\circ}C$ and $+125^{\circ}C$, shear strength of the coated solder showed 56.8N, whereas the previous commercial solders were in the range of 32.3N and 45.1N. As the microstructures, in the solder $Ag_3Sn$ intermetallic compound (IMC), and along the bonded interface $Ni_3Sn_4$ IMC were observed.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.43-50
• /
• 2012

Metal-metal oxide (M-M oxide) cermet solar selective coatings with a double cermet layer film structure were deposited on the Al-deposited glass substrate by using a directed current (DC) magnetron sputtering technology. M oxide (CrO and ZrO) was used as the ceramic component in the cermets, and Cr and Zr used as the metallic components. In addition, black Cr (Cr-$Cr_2O_3$ cermet) solar selective coatings were deposited on the Ni-plated Cu substrate by using a electroplating method for comparison. The thermal stability tests were carried out for performance evaluation of solar coatings. Reflectance measurements were used to evaluate both solar absorptance(${\alpha}$) and thermal emittance (${\epsilon}$) of the solar coatings before and after thermal testing by using a spectrometer. Optical properties of optimized cermet solar coatings were ${\alpha}{\simeq}0.94-0.96$ and ${\epsilon}{\simeq}0.1$ ($100^{\circ}C$). The results of thermal stability test of M-M oxide solar coatings showed that the Cr-CrO cermet solar selective coatings were more stable than the Zr-ZrO cermet selective coatings at temperature of both $400^{\circ}C$ in air and $450^{\circ}C$ in vacuum. The black Cr solar selective coatings were degraded in air at temperature of $400^{\circ}C$. The main optical degradation modes of these coatings were diffusion of metal atoms, and oxidation.

• 대한환경공학회지
• /
• 제29권12호
• /
• pp.1381-1389
• /
• 2007

중금속 폐수는 다양한 유독성 화합물과 함께 배출되므로 상수원, 토양, 지하수 등의 환경에 악영향을 야기 시킬 수 있다. 이러한 고농도의 복합중금속과 시안착염을 포함한 도금폐수 처리 시 일반적으로 잘 알려진 알카리염소법에 의한($1^{st}$ Oxidation: pH 10, reaction time 30 min, ORP 350 mV, $2^{nd}$ Oxidation: ORP 650 mV) 시안의 잔류농도에 대한 제거효율은 유입수의 시안농도 374 mg/L에 비해 처리 후 잔류시안농도는 3.74 mg/L로써 그 제거효율이 99%로써 상당히 높았으나 수질환경보전법상 수질배출허용기준(나 지역) 1 mg/L 이하에 만족하기 위해서는 2차, 3차 등의 고도처리가 요구됨을 알 수 있었고, 이에 아연백법 및 공침처리공정(reaction time: 30 min, pH: 8.0, rpm: 240)을 적용하여 용해되어 잔류하는 시안착염을 불용성염으로 침전시켜 처리한 결과 잔류시안농도가 1.0 mg/L 이하의 만족할 만한 결과를 있었다. 크롬의 처리는 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원(pH: 2.0 max, ORP: 250 mV)시킨 후, 수산화물로 처리(pH: 9.5)시 무난히 99%의 최대 제거효율을 얻을 수 있었다. 폐수 중 나머지 동(Cu)과 니켈(Ni)처리는 황화물 응집침전법을 적용한 결과 최적 pH는 $9.0\sim10.0$에서 $Na_2S$의 최적주입량이 Cu의 경우 0.5 mol에서 99.1%, Ni의 경우 3.0 mol에서 99.0% 이상 제거할 수 있었다. 즉 중금속 복합폐수 중 시안착염은 알카리 염소산화처리법만으로는 수질환경보전법의 규제치 이하로 처리가 불가능 하였고 아연백법 및 공침공정을 같이 적용한 결과 규제치 이하로 처리가 가능하다는 것을 현장 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.33-38
• /
• 2001

5인치 실리콘 기판위에 수 회 코팅기술을 이용하여 두꺼운 감광막을 얻은 후, 전기도금 법으로 솔더범프를 형성하고, 비아크기의 변화에 따른 리플로 전과, 후의 솔더범프 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 리플로 전의 범프바닥 (bump bottom) 직경은 리플로 후에도 거의 변화가 없는 반면, 솔더범프 모양은 패턴된 비아직경 크기에 크게 의존했다. 비아직경이 클수록 높은 도금효율을 보였다. 비아직경이 작을수록 리플로 후의 범프는 리플로 전의 범프높이와 비교하여 크게 낮아졌지만, aspect ratio는 크다는 것을 알았다. 고밀도와 고aspect ratio를 갖는 범프를 얻기 위하여 비아직경과 범프피치를 줄여야하지만, 과도금 (overplating), 또는 리플로를 할 때 최인접 간 범프끼리 맞닿을 수 있기 때문에 최인접 간 범프거리 확보는 중요하다. 비아높이(film두께)를 높게 하여 과도금을 하지 않고 비아높이가지만 도금하여 과도금으로 인한 최인접 범프끼리의 맞닿음을 없애는 방법과 범프배열을 zig-zag로 하는 방법을 혼용하면 과도금, 또는 리플로를 할 때 최인접 범프 간에 맞닿는 문제는 어느 정도 해결할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.197-205
• /
• 2005

RF MEMS 기술에서 패키지의 개발은 매우 중요하다. RF MEMS 패키지는 소형화, hermetic 특성, 높은 RF 성능 및 신뢰성을 갖도록 설계되어야 한다. 또한 가능한 저온의 패키징 공정이 가능해야 한다. 본 연구에서는 저온 공정을 이용한 RF MEMS 소자의 hermetic 웨이퍼 레벨 패키징을 제안하였다. Hermetic sealing을 위하여 약 $300{\times}C$의 Au-Sn 공정 접합 (eutectic bonding) 기술을 사용하였으며, Au-Sn의 조합으로 형성된 sealing부의 폭은 $70{\mu}m$이었다. 소자의 전기적 연결을 위하여 기판에 수직 via hole을 형성하고 전기도금 (electroplating) 방법을 이용하여 Cu로 채웠다. 완성된 RF MEMS 패키지의 최종 크기는 $1mm\times1mm\times700{\mu}m$이었다. 패키징 공정의 최적화 및 $O_2$ 플라즈마 애싱 공정을 통하여 접합 계면 및 via hole의 void들을 제거할 수 있었다. 또한 패키지의 전단 강도 및 hermeticity는 MIL-STD-883F의 규격을 만족하였으며 패키지 내부에서 오염 및 기타 유기 물질은 발생하지 않았다. 패키지의 삽입 손실은 2 GHz에서 0.075 dB로 매우 작았으며, 여러 종류의 신뢰성 시험 결과 패키지의 파손 및 성능의 감소는 발견되지 않았다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.102-102
• /
• 2018

Electronic industry had required the finer size and the higher performance of the device. Therefore, 3-D die stacking technology such as TSV (through silicon via) and micro-bump had been used. Moreover, by the development of the 3-D die stacking technology, 3-D structure such as chip to chip (c2c) and chip to wafer (c2w) had become practicable. These technologies led to the appearance of HBM (high bandwidth memory). HBM was type of the memory, which is composed of several stacked layers of the memory chips. Each memory chips were connected by TSV and micro-bump. Thus, HBM had lower RC delay and higher performance of data processing than the conventional memory. Moreover, due to the development of the IT industry such as, AI (artificial intelligence), IOT (internet of things), and VR (virtual reality), the lower pitch size and the higher density were required to micro-electronics. Particularly, to obtain the fine pitch, some of the method such as copper pillar, nickel diffusion barrier, and tin-silver or tin-silver-copper based bump had been utillized. TCB (thermal compression bonding) and reflow process (thermal aging) were conventional method to bond between tin-silver or tin-silver-copper caps in the temperature range of 200 to 300 degrees. However, because of tin overflow which caused by higher operating temperature than melting point of Tin ($232^{\circ}C$), there would be the danger of bump bridge failure in fine-pitch bonding. Furthermore, regulating the phase of IMC (intermetallic compound) which was located between nickel diffusion barrier and bump, had a lot of problems. For example, an excess of kirkendall void which provides site of brittle fracture occurs at IMC layer after reflow process. The essential solution to reduce the difficulty of bump bonding process is copper to copper direct bonding below $300^{\circ}C$. In this study, in order to improve the problem of bump bonding process, copper to copper direct bonding was performed below $300^{\circ}C$. The driving force of bonding was the self-annealing properties of electrodeposited Cu with high defect density. The self-annealing property originated in high defect density and non-equilibrium grain boundaries at the triple junction. The electrodeposited Cu at high current density and low bath temperature was fabricated by electroplating on copper deposited silicon wafer. The copper-copper bonding experiments was conducted using thermal pressing machine. The condition of investigation such as thermal parameter and pressure parameter were varied to acquire proper bonded specimens. The bonded interface was characterized by SEM (scanning electron microscope) and OM (optical microscope). The density of grain boundary and defects were examined by TEM (transmission electron microscopy).