• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.6-12
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• 2019

Bonding properties of epoxy-containing solder joints were investigated by a high temperature aging test. Specimens were prepared by bonding an R3216 standard chip resistor to an OSP-finished PCB by a reflow process with two basic types of solder (SAC305 & Sn58Bi) pastes and two epoxy-solder (SAC305+epoxy & Sn58Bi+epoxy) pastes. In all epoxy solder joints, an epoxy fillet was formed in the hardened epoxy, lying around the outer edge of the solder joint, between the chip and the Cu pad. In order to analyze the bonding characteristics of solder joints at high temperatures, a high-temperature aging test at $150^{\circ}C$ was carried out for 14 days (336 h). After aging, the intermetallic compound $Cu_6Sn_5$ was found to have formed in the solder joint on the Cu pad, and the shear stress on the conventional solder joint was reduced by a significant amount. The reason that the shear force did not decrease much, even though in epoxy solder, was thatbecause epoxy hardened at the outer edge of the supported solder joints. Using epoxy solder, strong bonding behavior can be ensured due to this resistance to shear force, even in metallurgical changes such as those where intermetallic compounds form at solder joints.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.443-453
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• 2017

반도체 플립칩 패키지에서 구리기둥 범프 기술은 미세 피치 및 높은 I/O 밀도로 인해 기존의 솔더 범프 접합 기술을 대체하는 중이다. 그러나 구리기둥 범프는 리플로우 접합 공정 사용 시, 구리 범프의 높은 강성으로 인해 패키지에 높은 응력을 초래한다. 따라서 최근에 플립칩 공정에서 발생하는 패키지의 높은 응력 및 휨을 감소시키기 위해 열압착 공정 기술이 시도되고 있다. 본 연구에서는 플립칩 패키지의 열압착 공정과 리플로우 공정에서 발생하는 휨에 대해 수치해석을 이용하여 분석하였다. 패키지의 휨 최소화를 위한 본딩 공정 조건 최적화를 위해 본딩 툴 및 스테이지의 온도, 본딩 압력에 대한 휨 영향을 검토하였다. 또한 칩과 기판의 면적 및 두께가 패키지의 휨에 주는 영향을 분석하였다. 이를 통해, 향후 미세피치 접합부 형성 시 휨 및 응력을 최소화하기 위한 가이드라인을 제시하고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.338-338
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• 2013

Monolithic three-dimensional integrated circuits (3D-ICs) 구현 시 bonding 과정에서 발생되는 aluminum (Al) 이나 copper (Cu) 등의 interconnect metal의 확산, 열적 스트레스, 결함의 발생, 도펀트 재분포와 같은 문제들을 피하기 위해서는 저온 공정이 필수적이다. 지금까지는 polymer 기반의 bonding이나 Cu/Cu와 같은 metal 기반의 bonding 등과 같은 저온 bonding 방법이 연구되어 왔다. 그러나 이와 같은 bonding 공정들은 공정 시 void와 같은 문제가 발생하거나 공정을 위한 특수한 장비가 필수적이다. 반면, 두 물질의 합금을 이용해 녹는점을 낮추는 eutectic bonding 공정은 저온에서 공정이 가능할 뿐만 아니라 void의 발생 없이 강한 bonding 강도를 얻을 수 있다. Aluminum-germanium (Al-Ge) 및 aluminum-indium (Al-In) 등의 조합이 eutectic bonding에 이용되어 각각 $424^{\circ}C$ 및 $454^{\circ}C$의 저온 공정을 성취하였으나 여전히 $400^{\circ}C$이상의 eutectic 온도로 인해 3D-ICs의 구현 시에는 적용이 불가능하다. 이러한 metal 조합들에 비해 indium (In)과 tin (Sn)은 각각 $156^{\circ}C$ 및 $232^{\circ}C$로 굉장히 낮은 녹는점을 가지고 있기 때문에 In-Sn 조합은 약 $120^{\circ}C$ 정도의 상당히 낮은eutectic 온도를 갖는다. 따라서 본 연구팀은 In-Sn 조합을 이용하여 $200^{\circ}C$ 이하에서monolithic 3D-IC 구현 시 사용될 eutectic bonding 공정을 개발하였다. 100 nm SiO2가 증착된 Si wafer 위에 50 nm Ti 및 410 nm In을 증착하고, 다른Si wafer 위에 50 nm Ti 및 500 nm Sn을 증착하였다. Ti는 adhesion 향상 및 diffusion barrier 역할을 위해 증착되었다. In과 Sn의 두께는 binary phase diagram을 통해 In-Sn의 eutectic 온도인 $120^{\circ}C$ 지점의 조성 비율인 48 at% Sn과 52 at% In에 해당되는 410 nm (In) 그리고 500 nm (Sn)로 결정되었다. Bonding은 Tbon-100 장비를 이용하여 $140^{\circ}C$, $170^{\circ}C$ 그리고 $200^{\circ}C$에서 2,000 N의 압력으로 진행되었으며 각각의 샘플들은 scanning electron microscope (SEM)을 통해 확인된 후, 접합 강도 테스트를 진행하였다. 추가로 bonding 층의 In 및 Sn 분포를 확인하기 위하여 Si wafer 위에 Ti/In/Sn/Ti를 차례로 증착시킨 뒤 bonding 조건과 같은 온도에서 열처리하고secondary ion mass spectrometry (SIMS) profile 분석을 시행하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 충분히 높은 접합 강도를 갖는 In-Sn eutectic bonding 공정을 $140^{\circ}C$의 낮은 공정온도에서 성공적으로 개발하였다.

• 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.

• 소성∙가공
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• 제23권6호
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• pp.386-391
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• 2014

In the current study, Al-Mn-Zn alloys are strip-cast and used as the base alloy for the core of aluminum clad sheets used in automotive condenser fins. Transition elements such as Cu and Cr are added to the base core alloy in order to improve the properties of the clad sheets. The AA4343/Al-Mn-Zn-X(X: Cu, Cr)/AA4343 clad sheets are fabricated by roll bonding and further cold-rolled to a thickness of 0.08 mm. Clad sheets were intermediately annealed during cold rolling at $450^{\circ}C$ in order to obtain 40% reduction at the final thickness. Tensile strength and sag resistance of the clad sheets are improved by Cu additions to the core alloy, while corrosion resistance is also increased. Cr-additions to the clad sheets enhance sag resistance and provide low enough corrosion, although tensile strength is not improved. The effect of Cu and Cr additions on the properties of the clad sheets is elucidated by microstructural analysis.

• 한국재료학회지
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• 제26권7호
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• pp.376-381
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• 2016

For the development of a low-melting point filler metal for brazing aluminum alloy, we analyzed change of melting point and wettability with addition of Sn into Al-20Cu-10Si filler metal. DSC results showed that the addition of 5 wt% Sn into the Al-20Cu-10Si filler metal caused its liquidus temperature to decrease by about 30 oC. In the wettability test, spread area of melted Al-Cu-Si-Sn alloy is increased through the addition of Sn from 1 to 5 wt%. For the measuring of the mechanical properties of the joint region, Al 3003 plate is brazed by Al-20Cu-10Si-5Sn filler metal and the mechanical property is measured by tensile test. The results showed that the tensile strength of the joint region is higher than the tensile strength of Al 3003. Thus, failure occurred in the Al 3003 plate.

• 한국분말재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.421-426
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• 2004

The microstructure and mechanical property of hot-pressed $Al_2O_3/Cu$ composites with a different temperature for atmosphere changing from H$_{2}$ to Ar have been studied. When atmosphere-changed from H$_{2}$ to Ar gas at 145$0^{\circ}C$, the hot-pressed composite was characterized by inhomogeneous microstructure and low fracture strength. On the contrary, when atmosphere-changed at low temperature of 110$0^{\circ}C$ the composite showed more homogeneous microstructure, higher fracture strength and smaller deviation in strength. Based on the thermodynamic consideration and microstructural analysis, it was interpreted that the Cu wetting behavior relating to the formation of CuAlO$_{2}$ is probably responsible for strong dependence of microstructure on atmosphere changing temperature. The reason for a strong sensitivity of fracture strength and especially of its deviation to atmosphere changing temperature was explained by the microstructural inhomogeneity and by the role of CuAlO$_{2}$ phase on the interfacial bonding strength.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.111-119
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• 2005

직경 $75{\mu}m$ 높이 $90{\mu}m$및 $150{\mu}m$ 피치의 Cu via를 통한 삼차원 배선구조를 갖는 스택 시편을 deep RIE를 이용한 via hole 형성공정 , 펄스-역펄스 전기도금법에 의한 Cu via filling 공정, CMP를 이용한 Si thinning 공정, photholithography, 금속박막 스퍼터링, 전기도금법에 의한 Cu/Sn 범프 형성공정 및 플립칩 공정을 이용하여 제작하였다. Cu via를 갖는 daisy chain 시편에서 측정한 접속범프 개수에 따른 daisy chain의 저항 그래프의 기울기로부터 Cu/Sn 범프 접속저항과 Cu via 저항을 구하는 것이 가능하였다. $270^{\circ}C$에서 2분간 유지하여 플립칩 본딩시 $100{\times}100{\mu}m$크기의 Cu/Sn 범프 접속저항은 6.7 m$\Omega$이었으며, 직경 $75 {\mu}m$, 높이 $90{\mu}m$인 Cu via의 저항은 2.3m$\Omega$이었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.555-560
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• 2002

Brazing of Al to Cu using AI-Si-Mg-Bi brazing alloy has been carried out in the vacuum furnace. In the bonded interlayer, there were two kinds of intermetallic compounds. One of these intermetallic compounds was e phase and the other was b phase. The growth of b phase was controlled by diffusion Al into Cu. Deformation behavior of Al-Cu brazing joint was brittle without deformation of the base metal. Shear strength of the joint was only about 20MPa. The shear specimen broken in the intermetallic compound, which was mainly e phase. Shear strength did not depend on the bonding temperature.

• 한국기계가공학회지
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• 제3권1호
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• pp.90-94
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• 2004

Generally, a hydraulic cylinder block which is one of a vehicle parts that plays Important role in excavator power transmission, has copper alloy separation phenomenon by sliding motion between metals in high pressure condition. In this paper, to solve this problem, the interfacial reaction layer of Fe-Cu With SCM440 and copper alloy is studied through the melting method. As the result of this study, it is found that the interfacial reaction layer of $1{\mu}m$ created in the interface of Fe-Cu which has very strong physical bonding. It has been also confirmed that the melting method can improve life of the hydraulic cylinder block.