• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.33-37
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• 2008

Kirkendall void는 전해도금 Cu/Sn-Ag 솔더 접합부에서 형성되었으며 Cu 도금욕에 함유되는 첨가제에 의존한다. 첨가제로 사용된 SPS의 함량의 증가와 함께 $150^{\circ}C$에서 열처리 후 많은 양의 Kirkendall void가 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에 존재하였다. AES 분석은 void 표면에 S가 편석되어 있음을 보여주었다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면을 따라 파괴된 시편에서 Cu, Sn, S peak만 검출되었고 AES 깊이 프로파일에서 S는 급격하게 감소하였다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 S 편석은 계면에너지를 낮추고 Kirkendall void 핵생성을 위한 에너지장벽을 감소시킨다. 낙하충격시험은 SPS를 사용하여 도금된 Cu의 경우 Kirkendall void가 형성된 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 파괴가 진행되고 급격하게 신뢰성이 감소됨을 보였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.473-474
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• 2012

• 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.

• Corrosion Science and Technology
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• 제16권1호
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• pp.15-22
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• 2017

An oxidation-reduction scheme is an alternative approach for improving the galvanizability of advanced high-strength steel in the continuous hot-dip galvanizing process. Here, we investigated the effect of oxygen partial pressure ($P_{O_2}$) on the oxidation behavior of a transformation-induced plasticity steel containing 1.5 wt% Si and 1.6 wt% Mn during heating to and holding for 60 s at $700^{\circ}C$ under atmospheres with various $P_{O_2}$ values. Irrespective of $P_{O_2}$, a thin amorphous Si-rich layer of Si-Mn-O was formed underneath the Fe oxide scale (a $Fe_2O_3/Fe_3O_4$ bilayer) in the heating stage. In contrast to Si, Mn tended to segregate at the scale surface as $(Fe,Mn)_2O_3$. The multilayered structure of $(Fe,Mn)_2O_3/Fe_2O_3/Fe_3O_4$/amorphous Si-Mn-O remained even after extended oxidizing at $700^{\circ}C$ for 60 s. $Fe_2O_3$ was the dominantly growing oxide phase in the scale. The enhanced growth rate of $Fe_2O_3$ with increasing $P_{O_2}$ resulted in the formation of more Kirkendall voids in the amorphous Si-rich layer and a less Mn segregation at the scale surface. The mechanisms underlying the absence of FeO and the formation of Kirkendall voids are discussed.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제27권1호
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• pp.134-144
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• 2003

Reactive diffusion couples between Fe-5.8at.%Si and (Si wafer, $FeSi_2$, or FeSi alloy) were heat-treated at 1423k. The only layer of $Fe_3Si$ phase was formed in each diffusion couple. The width of $Fe_3Si$ layer was proportional to square root of diffusion time in each kind of diffusion couple. Growth rate of $Fe_3Si$ layer was relied on the concentration of Si in the supplied source of Si atoms. Interdiffusion coefficient of $Fe_3Si$ has been determined from the derived relation between growth rate constant and interdiffusion coefficient in this work. It was shown that the behavior of Kirkendall's void in $Fe_3Si$ layer was not affected by the kind of Si source. But solid solution $\alpha$ was formed in the diffusion couple between Fe-5.8 at.%Si and $Fe_3Si$ alloy. Kirkendall's voids in diffusional $\alpha$ were neglectively smaller than the case of $Fe_3Si$ phase growth.

• 한국재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.34-38
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• 2001

Fe-28%Al($Fe_3Al$)과 Fe-28%Al-4%Cr($Fe_3Al-4Cr$) 금속간화합물을 대기중 1073, 1273, 1473k의 온도에서 최고 17일까지 장시간 산화시켰다. $Fe_3Al-4Cr$의 산화저항은 근본적으로 $Fe_3Al$과 거의 비슷하거나, 약간 우수하였다. $Fe_3Al$ 위에 형성된 산화물은 거의 순수한 ${\alpha}-AL_2O_3$로만 구성되어 있었으며, $Fe_3Al-4Cr$ 위에 형성된 산화물은 약간의 Fe와 Cr 이온이 고용된 ${\alpha}-AL_2O_3$로 구성되어 있었다. 외부산화막을 형성하기 위해 모재원소의 외부확산에 의해 산화물-모재 계면에는 Kirkendall 기공이 존재하였다. $Fe_3Al(-4Cr)$ 표면에 형성된 산화막은 1273k가지는 비교적 얇고 치밀하였으나, 1473k에서 산화막의 박리와 함께 상대적으로 큰 무게증가가 발생하였다.

• 한국재료학회지
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• 제18권1호
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• pp.45-50
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• 2008

Microstructural evolution and the intermetallic compound (IMC) growth kinetics in an Au stud bump were studied via isothermal aging at 120, 150, and $180^{\circ}C$ for 300hrs. The $AlAu_4$ phase was observed in an Al pad/Au stud interface, and its thickness was kept constant during the aging treatment. AuSn, $AuSn_2,\;and\;AuSn_4$ phases formed at interface between the Au stud and Sn. $AuSn_2,\;AuSn_2/AuSn_4$, and AuSn phases dominantly grew as the aging time increased at $120^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;and\;180^{\circ}C$, respectively, while $(Au,Cu)_6Sn_5/Cu_3Sn$ phases formed at Sn/Cu interface with a negligible growth rate. Kirkendall voids formed at $AlAu_4/Au$, Au/Au-Sn IMC, and $Cu_3Sn/Cu$ interfaces and propagated continuously as the time increased. The apparent activation energy for the overall growth of the Au-Sn IMC was estimated to be 1.04 eV.

• 연구논문집
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• 통권27호
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• pp.201-208
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• 1997

본 연구에서는 배기 가스 촉매정화용 금속담체 지지체의 접합특성을 향상시키기 위하여, 브레이징 접합부의 고온내산화성에 미치는 브레이징 합금원소의 영향을 고찰하였다. 브레이징은 Ni계 합금인 BNi-5 분말(Ni-Cr-Si계합금)과 MBF-50 foil(Ni-Cr-Si-B계 합금)을 사용하여 $1200^\circC$의 진공중에서 행하였다. 약 1-1.5 wt%의 B을 함유한 MBF-50으로 브레이징된 시편이 BNi-5로 브레이징된 시편에 비해 내산화성이 떨어지는 것으로 나타났으며. 이것은 합금/브레이징 계변을 따라 형성된 Kirkendall void를 통한 산소의 빠른 침투로 인한 것으로 생각된다.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권1호
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• pp.44-49
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• 1999

In order to improve the oxidation resistance of $Ti_3Al$, Ti-25at.%Al composites containing dispersed particles of 15wt.%SiC were prepared by a tubular mixing-spark plasma sintering method. The sintered composites had $Ti_3Al$, SiC, $Ti_5Si_3$ and TiC. The presence of $Ti_5Si_3$ and TiC indicates that some of SiC particles reacted with Ti to from more stable phases. From oxidation tests at 800, 900 and $1000^{\circ}C$ under 1 atm of pure oxygen, it was found that the oxidation rate of Ti3Al was effectively reduced by the addition of SiC. The scale was primarily composed of an outer $TiO_2$ layer having some $Al_2O_3 $islands, an intermediate relatively thick $Al_2O_3 $ layer, and an inner $TiO_2+Al_2O_3+SiO_2$ mixed layer. Beneath the scale, Kirkendall voids were seen.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.37-45
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• 2008

본 논문에서는 유기 기판 위에 $100{\mu}m$ 피치를 갖는 플립칩 구조인 Cu(60 um)/SnAg(20 um) 더블 범프 플립칩 어셈블리를 구현하여 이의 리플로우, 고온 유지 신뢰성, 열주기 신뢰성, Electromigration 신뢰성을 평가하였다. 먼저, 리플로우의 경우 횟수와 온도에 상관없이 범프 접속 저항의 변화는 거의 나타나지 않음을 알 수 있었다. 125도 고온 유지 시험에서는 2000시간까지 접속 저항 변화가 관찰되지 않았던 반면, 150도에서는 Kirkendall void의 형성으로 인한 접속 저항의 증가가 관찰되었다 또한 Electromigration 시험에서는 600시간까지 불량이 발생하지 않았는데 이는 Al금속 배선에서 유발되는 높은 전류 밀도가 Cu 칼럼의 높은 두께로 인해 솔더 영역에서는 낮아지기 때문으로 해석되었다. 열주기 시험의 경우, 400 cycle 이후부터 접속 저항의 증가가 발견되었으며, 이는 열주기 시험 동안 실리콘 칩과 Cu 칼럼 사이에 작용하는 압축 변형에 의해 그 사이에 있는 Al 및 Ti 층이 바깥쪽으로 밀려나감으로 인해 발생하는 것으로 확인되었다.