• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1295-1300
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• 2008

During the manufacturing and the service life of Au-Al wire bonded electronic packages, the ball bonds experience elevated temperatures and hence accelerated thermal diffusion reactions that promote the transformation of the Au-Al phases and the IMC growth. In this paper, the IC under high temperature storage (HTS) tests at $175^{\circ}C,\;200^{\circ}C$, and $250^{\circ}C$ are meticulously investigated. Thermal exposure resulted in the IMC growth, Kirkendall void and the crack of the Au-Al phases. The crack propagation occurs resulting in the failure of the Au-Al ball bonds. As the IC was exposed at the high temperature, decreased in the lifetime.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권1호
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• pp.35-42
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• 2024

최근 반도체 칩의 소형화 및 고집적화에 따라 미세 피치에 의한 범프 브리지 (bump bridge) 현상이 문제점으로 주목받고 있다. 이에 따라 범프 브리지 현상을 최소화할 수 있는 Cu pillar bump가 미세 피치에 대응하기 위해 반도체 패키지 산업에서 널리 적용되고 있다. 고온의 환경에 노출될 경우, 접합부 계면에 형성되는 금속간화합물(Intermetallic compound, IMC)의 두께가 증가함과 동시에 일부 IMC/Cu 및 IMC 계면 내부에 Kirkendall void가 형성되어 성장하게 된다. IMC의 과도한 성장과 Kirkendall void의 형성 및 성장은 접합부에 대한 기계적 신뢰성을 약화시키기 때문에 이를 제어하는 것이 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 CS(Cu+ Sn-1.8Ag Solder) 구조 Cu pillar bump의 등온 시효 처리에 따른 접합부 특성 평가가 수행되었으며 그 결과가 보고되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.81-89
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• 2022

비전도성 필름(non-conductive film, NCF)의 적용이 Cu/Ni/Sn-2.5Ag 미세범프의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 110, 130, 150℃의 온도 조건과 1.3×10⁵ A/cm²의 전류밀도 조건에서 실시간 열처리 및 electromigration(EM) 실험을 진행하였다. 그 결과, NCF 적용 유무와 열처리 및 EM 실험과 관계없이 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 약 0.52 eV로 큰 차이는 보이지 않았다. 이는 Ni-Sn IMC의 성장속도가 Cu-Sn IMC 성장 속도보다 매우 느리며, 또한 Ni-Sn IMC의 성장 거동은 시간의 제곱근에 선형적으로 증가하므로 확산이 지배하는 동일한 반응기구를 가지며 NCF 적용에 따른 역응력(back stress)의 EM 억제 효과가 크지 않기 때문에 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 차이가 나지 않는 것으로 판단된다.

• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제63권3호
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• pp.1509-1512
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• 2018

In this research, we investigated the effects of reduction atmospheres on the creation of the Mo-Si-B intermetallic compounds (IMC) during the heat treatments. For outstanding anti-oxidation and elevated mechanical strength at the ultrahigh temperature, we fabricated the uniformly dispersed IMC powders such as Mo₅SiB₂ (T2) and Mo₃Si (A15) phases using the two steps of chemical reactions. Especially, in the second procedure, we studied the influence of the atmospheres (e.g. vacuum, argon, and hydrogen) on the synthesis of IMCs during the reduction. Furthermore, the newly produced IMCs were observed by SEM, XRD, and EDS to identify the phase of the compounds. We also calculated an amount of IMCs in the reduced powders depending on the atmosphere using the Reitveld refinement method. Consequently, it is found that hydrogen atmosphere was suitable for fabrication of IMC without other IMC phases.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권3호
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• pp.51-56
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• 2007

A $CO_2$ laser overlay was conducted by using a Fe-based powder on the AC2B aluminum substrate. Cracks and intermetallic compounds (IMC) were observed inconsistently along the interface between the overlay and post-molten layer. A scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS) detected some Fe-rich IMC ($Fe_3Al$, FeAl) as well as the brittle Al-rich IMC ($Fe_2Al_5,\;FeAl_3$). Micro vickers hardness proved the formation of Al-rich IMC ($FeAl_3$) along the interface by showing HV0.1 $800{\sim}900$. Furthermore, nano indentation was successfully applied to investigate the behavior of IMC more precisely than the micro vickers hardness.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권1호
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• pp.81-88
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• 2010

Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 금속간화합물 성장거동에 미치는 PCB 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 PCB 패드 표면에 각각 OSP, immersion Sn, 그리고 ENIG를 처리하였고, 열처리는 $150^{\circ}C$ 조건에서 실험을 실시하였다. 또한, 전류인가시 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 접합부 계면반응에 미치는 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 $150^{\circ}C$, $4{\times}10^3\;A/cm^2$ 조건에서 electromigration특성을 비교 평가하였다. 열처리시 OSP와 immersion Sn의 금속간화합물 성장거동은 서로 비슷한 경향을 보인 반면, ENIG는 다른 표면처리에 비해 훨씬 느린 성장거동을 보였다. electromigration특성 평가결과 열처리에 비해 금속간화합물의 성장이 가속화되나 표면처리별 경향은 유사하였고, 전자 이동 방향에 따른 음극-양극에서 금속간화합물 형성의 차이를 보이는 극성효과(polarity effect)가 나타나는 것을 알 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권3호
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• pp.112-116
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• 2015

This work studied the thickness and contact angle of solder joints between SAC 305 lead-free solder alloy and a Copper (Cu) substrate. Intermetallic compound (IMC) thickness and contact angle of 3Sn-Ag-0.5Cu (SAC 305) leadfree solder were measured using varying aging times, at a fixed temperature at 30℃. The thickness of IMC and contact angle depend on the aging time. IMC thickness increases as the aging increases. The contact angle gradually decreased from 39.49° to 27.59° as aging time increased from zero to 24 hours for big solder sample. Meanwhile, for small solder sample, the contact angle increased from 32.00° to 40.53° from zero to 24 hours. The IMC thickness sharply increased from 0.007 mm to 0.011 mm from zero to 24 hours aging time for big solder. In spite of that, for small solder the IMC thickness gradually increased from 0.009 mm to 0.017 mm. XRD analysis was used to confirm the intermetallic formation inside the sample. Cu₆Sn₅, Cu₃Sn, Ni₃Sn and Ni₃Sn₂ IMC layers were formed between the solder and the copper substrate. As the aging time increased, the strength of the solder joint mproved due to reduced contact angle.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.73-79
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• 2022

본 연구에서는 최근 저온접합 소재로 각광받고 있는 Ga과 대표적인 전극 물질인 Cu와의 반응연구를 실시하여 저온 솔더링 적용시 필요한 정보들을 확인하고자 하였다. 80-200℃ 온도범위에서 Ga과 Cu/Au 기판을 반응시켜 계면반응 및 금속간화합물(IMC) 성장을 관찰하고 분석하였다. 반응계면에서 성장하는 주요한 IMC는 CuGa₂ 상이었으며 그 상부에는 작은 입자크기를 가지는 AuGa₂ IMC 그리고 하부에는 얇은 띠 형상의 Cu₉Ga₄ IMC가 형성되었다. CuGa₂ 입자들은 scallop 형상을 보이며 Cu₆Sn₅ 성장의 경우와 비슷하게 반응시간이 증가함에 따라서 큰 형상변화없이 입자 크기가 증가하였다. CuGa₂ 성장기구를 분석한 결과 120-200℃ 온도범위에서 시간지수는 약 3.0으로 산출되었고, 활성화에너지는 17.7 kJ/mol로 측정되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.64-72
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• 2023

본 연구에서는 Cu 기판 위에 그래핀(graphene)을 전사하고 Cu 기판 위에 Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연(Pb-free) 솔더페이스트를 도포한 후에, 리플로우 솔더링 공정 및 다양한 온도(125, 150, 175 ℃)에서 등온 시효 1000 h 동안 Cu 기판과 솔더 계면에서 발생하는 금속간화합물(intermetallic compound, IMC)의 형성과 성장 거동에 전사된 graphene의 미치는 영향에 대하여 보고하였다. Graphene이 계면에 존재하는 경우 graphene이 존재하지 않은 경우와 비교할 때, 솔더링 공정 및 시효 동안 형성되어 성장하는 Cu₆Sn₅과 Cu₃Sn IMC의 두께가 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 계면에 존재하는 전사된 graphene 층(layer)은 시효 온도와 시간에 따라 IMC들의 성장 거동과 관계된 Cu₆Sn₅과 Cu₃Sn IMC의 성장 속도 상수와 성장 속도 상수 제곱 값들도 크게 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권1호
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• pp.25-31
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• 2010

본 연구에서는 무연 솔더 중 우수한 특성을 보여 실용화된 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성의 솔더를 사용하여 2주 동안의 시효조건에서 W의 함량이 무전해 Ni-W-P 도금층과 솔더와의 계면에서의 IMC 생성에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 도금층내 인의 함량은 8 wt.%로 고정하였고, 텅스텐의 함량은 각각 0, 3, 6 및 9 wt.%로 변화시켰으며, 모든 시료는 $255^{\circ}C$에서 리플로우한 후, $200^{\circ}C$에서 2주 동안 시효처리하였다. 각각의 시료에서 $(Cu,Ni)_6Sn_5$와 $(Ni,Cu)_3Sn_4$의 IMC가 관찰되었으며, 시효처리시간의 증가에 따라 UBM과 무연납의 계면에서 생성된 IMC가 증가함을 보였고, W의 함량이 높을수록 열적 안정성이 증가하여 $Ni(W)_3P$의 생성 속도를 늦춰 그에 따른 영향으로 IMC의 두께가 증가함을 보였다.