• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제13권1호통권38호
• /
• pp.23-29
• /
• 2006

Si-웨이퍼와 FR-4 기판을 상온에서 초음파 접합한 후, 접합부의 신뢰성을 평가하였다. Si-웨이퍼 상의 UBM(Under Bump Metallization)은 위에서부터 Cu/ Ni/ Al을 각각 $0.4{\mu}m,\;0.4{\mu}m,\;0.3{\mu}m$의 두께로 전자빔으로 증착하였다. FR-4 기판위의 패드는 위에서부터 Au/ Ni/ Cu를 각각 $0.05{\mu}m,\;5{\mu}m,\;18{\mu}m$의 두께로 전해 도금하여 형성하였다. 접합용 솔도로는 Sn-3.5wt%Ag을 두께 $100{\mu}m$으로 압연하여 사용하였다. 시편의 초음파 접합을 위하여 초음파 접합 시간을 0.5초에서 3.0초까지 0.5초 단위로 증가시키면서 상온에서 접합하였으며, 이 때 출력은 1,400W로 하였다. 실험 결과, 상온 초음파 접합법에 의해 신뢰성 있는 'Si-웨이퍼/솔더/FR-4기판' 접합부를 얻을 수 있었다. 접합부의 전단 강도는 접합 시간에 따라 증가하여 접합 시간 2.5초에서 65N으로 가장 높게 측정되었다. 이 후 접합 시간 3.0초에서는 전단 강도가 34N으로 감소하였는데, 이는 초음파 접합시간이 과도해지면서 Si-웨이퍼와 솔더 사이의 계면을 따라 균열이 발생되었기 때문으로 판단된다. 초음파 접합에 의해 Si-웨이퍼와 솔더 사이에서 생성된 금속간 화합물은 ($(Cu,Ni)_{6}Sn_{5}$)으로 확인되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.47-53
• /
• 2015

인쇄회로기판 솔더 상부 및 하부 접합부의 서로 다른 표면처리 조건에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 접합부의 열처리 및 전류 인가에 따른 금속간 화합물 성장거동을 비교하기 위하여 in-situ 미세구조분석 및 electromigration (EM) 수명평가를 실시하였다. 솔더 접합 직후, 상부 접합부의 electroless nickel immersion gold (ENIG) 표면처리에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$, 하부 접합부의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리에서는$ Cu_6Sn_5$, $Cu_3Sn$ 금속간 화합물이 접합 계면에서 생성되었다. EM 수명평가 결과 온도 $130^{\circ}C$, 전류밀도 $5.0{\times}10^3A/cm^2$ 하에서 평균파괴시간이 약 78.7 hrs으로 도출되었고, 하부 OSP 표면처리에서 전자가 솔더로 빠져나가는 부분에서 Cu의 소모에 의한 단락이 주 손상기구로 확인되었다. In-situ 주사전자현미경을 통해 계면 미세구조 분석 결과 상부 접합부 ENIG 표면처리에서 전자의 방향에 따른 미세구조의 큰 차이가 없고 뚜렷한 손상이 관찰되지 않았으나, 하부 접합부 OSP 표면처리의 경우 전자가 솔더로 유입되는 부분에서 빠른 Cu 소모로 인한 보이드 성장이 관찰되었다. 따라서, SAC305무연솔더 접합부에서 ENIG 표면처리가 OSP 표면처리보다 보다 우수한 EM확산방지막 역할을 하여 금속간 화합물 성장을 억제하고 보다 우수한 EM 신뢰성을 보이는 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.77-85
• /
• 2004

플라즈마 리플로우 솔더링에서 솔더볼의 접합성을 향상시키기 위해 UBM(Under Bump Metallization)을 Ar-10vol%$H_2$플라즈마로 클리닝하는 방법을 연구하였다. UBM층은 Si 웨이퍼 위에 Au(두께; 20 nm)/ Cu(4 $\mu\textrm{m}$)/ Ni(4 $\mu\textrm{m}$)/ Al(0.4 $\mu\textrm{m}$)을 웨이퍼 측으로 차례대로 증착하였다. 무연 솔더로는Sn-3.5wt%Ag, Sn-3.5wt%Ag-0.7wt%Cu를 사용하였고 Sn-37wt%Pb를 비교 솔더로 사용하였다. 지름이500 $\mu\textrm{m}$인 솔더 볼을 플라즈마 클리닝 처리를 한 UBM과 처리하지 않은 UBM위에 놓고, Ar-10%$H_2$플라즈마 분위기에서 플럭스 리스 솔더링하였다. 이 결과는 플럭스를 사용하여 대기 중에서 열풍 리플로우한 결과와 비교하였다. 실험 결과, 플라즈마 클리닝 후 플라즈마 리플로우한 솔더의 퍼짐율이 클리닝 하지 않은 플라즈마 솔더링보다 20-40%정도 더 높았다. 플라즈마 클리닝 후 플라즈마 리플로우한 솔더 볼의 전단 강도는 약58-65MPa로, 플라즈마 클리닝 하지 않은 플라즈마 리플로우보다 60-80%정도 높았으며, 플럭스를 사용한 열풍 리플로우보다는 15-35%정도 높았다. 따라서 Ar-10%$H_2$가스를 사용하여 UBM에 플라즈마 클리닝하는 공정은 플라즈마 리플로우 솔더 볼의 접합강도를 향상시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 확인되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.67-72
• /
• 2012

최근에 전자 산업 분야에서 장치의 고용량을 구현 하기 위해 구동 drive IC의 선폭은 좁아지고 집적도는 증가하고 있다. 이러한 반도체, 전자 산업 분야의 초소형화, 고밀도화에 따라 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate)의 표면 품질이 더욱 중요해 지고 있다. FCCL의 표면 결함으로는 돌기, 스크레치, 덴트 등이 있다. 특히 돌기가 표면에 존재할 경우 후속 공정에서 쇼트와 같은 불량을 유발할 수 있으며, 제품의 품질 저하를 야기 시킬 수 있다. 하지만 표면에 돌기가 존재한다 하더라도, 전해액의 레벨링 특성이 우수하다면 돌기의 성장을 막을 수 있다.평탄하고, 결함이 없는 도금표면을 얻기 위해서는 첨가제의 역할이 필수적이다. 평탄한 구리 표면을 형성하기 위해서 stock solution에 가속제, 억제제, 레벨러를 첨가하였다. 레벨러를 첨가하는 이유는 평탄한 표면을 얻고, 돌기의 형성을 억제하기 위함이다. 구리도금 표면 형상을 향상시키기 위한 레벨러로는 SO(Safranin O), MV(Methylene Violet), AB(Alcian Blue), JGB(Janus Green B), DB(Diazine Black) and PVP(Polyvinyl Pyrrolidone)가 사용되었다. 도금 첨가제와 도금 조건의 변화를 통해 도금시레벨링 특성을 향상시키고, 레벨링 특성 측정을 위해 니켈 인공돌기를 제작 한 후 레벨링 특성을 측정하였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제50권3호
• /
• pp.170-176
• /
• 2017

EPIG (Electroless Pd/immersion Au) process was studied to replace ENIG (electroless Ni/immersion Au) and ENEPIG (electroless Ni/electroless Pd/immersion Au) processes for bump surface treatment used in high reliable flip chip packages. The palladium and gold layers formed by EPIG process were uniform with thickness of 125 nm and 34.5 nm, respectively. EPAG (Electroless Pd/autocatalytic Au) also produced even layers of palladium and gold with the thickness of 115 nm and 100 nm. TEM results exhibited that the gold layer in EPIG surface had crystalline structure while the palladium layer was amorphous one. After annealing at 250 nm, XPS analysis indicated that the palladium layer with thickness more than 22~33 nm could act as a diffusion barrier of copper interconnects. As a result of comparing the chip shear strength obtained from ENIG and EPIG surfaces, it was confirmed that the bonding strength was similar each other as 12.337 kg and 12.330 kg, respectively.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.1-10
• /
• 2001

유리 기판상에 증착된 패드(pad)의 접합부 가열에 의한 면배열(area array) 형태 선자 패키지의 chip-on-glass(COG) 마운팅 공정이 시도되었다. 패드는 접합층(즉, Cr 또는 Ti)과 상부 코팅층(즉, Ni 또는 Cu)으로 구성되었으며, 이 중 접합층이 유리 기판을 투과하는 UV레이저에 의해 가열되었다. 접합층에 흡수된 레이저 에너지는 열전노 과정을 통하여 패드와 물리적으로 접촉되어 있는 솔더볼의 온도를 상승시켰으며, 리플로우 과정을 통하여 솔더 범프를 형성하였다. 레이저 가열 동안 솔더볼의 온도 이력(profile)을 측정함으로써 레이저 리플로우 솔더링시 접합층 및 상부 코팅층의 영향이 조사되었다. 그 결과들은 접합층의 반사율 측정 견과에 기초하여 논의되었다. 아울러 솔더 범프의 미세구조와 기계적 특성이 조사되었다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.373-378
• /
• 2003

With increasing environmental concerns, application of lead-free solder and fluxless soldering process have been taken attention from the electronic packaging industry. Plasma treatment is one of the soldering methods for the fluxless soldering, and it can prevent environmental pollution cased by flux. On this study fluxless soldering process under $Ar-H_2$plasma using lead free solders such as Sn-3.5 wt%Ag, Sn-3.5 wt%Ag-0.7 wt%Cu and Sn-37%Pb for a reference was investigated. As the plasma reflow has higher soldering temperature than normal air reflow, the effects of UBM(Under Bump Metallization) thickness on the interfacial reaction and bonding strength can be critical. Experimental results showed in case of the thin UBM, Au(20 nm)/Cu(0.3 $\mu\textrm{m}$)/Ni(0.4 $\mu\textrm{m}$)/Al(0.4 $\mu\textrm{m}$), shear strength of the soldered joint was relatively low as 19-27㎫, and it's caused by the crack observed along the bonded interface. The crack was believed to be produced by the exhaustion of the thin UBM-layer due to the excessive reaction with solder under plasma. However, in case of thick UBM, Au(20 nm)/Cu(4 $\mu\textrm{m}$)/Ni(4 $\mu\textrm{m}$)/Al(0.4 $\mu\textrm{m}$), the bonded interface was sound without any crack and shear strength gives 32∼42㎫. Thus, by increasing UBM thickness in this study the shear strength can be improved to 50∼70%. Fluxed reflow soldering under hot air was also carried out for a reference, and the shear strength was 48∼52㎫. Consequently the fluxless soldering with plasma showed around 65∼80% as those of fluxed air reflow, and the possibility of the $Ar-H_2$ plasma reflow was evaluated.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
• /
• pp.1704-1705
• /
• 2011

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술과 니켈 전기도금공정을 이용하여 수십 내지 수백개의 탐침을 갖는 일체형 탐침 패드(Probe Pad)를 제작하였다. PI(Polyimide) Film은 일본 UBE사의 $50{\mu}m$ 두께를 갖는 유피렉스를 사용하였다. 일체형 탐침 패드는 Polyimide Film에 Cu를 증착 후 사진식각공정을 통하여 PR Mold 형성한 후 전류가 흐르는 Cu 라인(line) 배선을 형성하기 위해 Cu를 식각하였으며 형성된 Cu Line 위에 니켈 전해도금공정을 실시하여 니켈 배선을 형성하였다. Ni 배선 위에 니켈 범프를 형성하기 위하여 PR Strip을 실시한 후 다시 PR Mold를 형성하였다. PR Mold 형성 후 다시 니켈 전해도 금을 실시하여 니켈 범프(bump)를 형성하였다. 제작된 탐침패드의 니켈배선의 폭은 $18.0{\mu}m$이고 피치(Pitch)는 $35{\mu}m$이며, 니켈 범프의 두께(Thickness)는 $10.0{\mu}m$로 제작되었다. 본 연구에서 제작된 탐침패드를 더욱 더 고집적화(Fine Pitch)하여 일체형 탐침 패드를 제작하게 되면 이를 사용하는 프로브유니트의 제작에 있어서 비용 절감 및 생산성(Throughput)을 크게 향상 시킬 수 있을 것이다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제21권2호
• /
• pp.97-101
• /
• 2003

The change of microstructures in the base metal during transient liquid phase bonding process of directionally Ni base superalloy, GID-111 was investigated. Bonds were fabricated using a series of holding times(0~7.2ks) at three different temperatures. The flip chip bonding utilizing self-aligning characteristic of solder becomes mandatory to meet tolerances for the optical device. In this paper, a parametric study of aging condition and pad size of samples was evaluated. A TiW/Cu/electroplated Cu UBM structure was selected and the samples were aging treated to analyze the effect of intermetallic compounds with the time variations. An FIB technique was applied to the preparation of samples for TEM observations. An FIB technique is very useful to prepare TEM thin foil specimens from the solder joint interface. After aging treatment, the tendency to decrease in shear strength was measured and the structure of the solder and the UBM was observed by using SEM, TEM and EDS. As a result, the shear strength was decreased of about 21% in the 100${\mu}{\textrm}{m}$ sample at 17$0^{\circ}C$ aging compared with the maximum shear strength of the sample with the same pad size. In the case of the 12$0^{\circ}C$ aging treatment, 18% of decrease in shear strength was measured at the 100${\mu}{\textrm}{m}$ pad size sample. An intermetallic compound of Cu6Sn5 and Cu3Sn were also observed through the TEM measurement by using.

• KSTLE International Journal
• /
• 제1권1호
• /
• pp.12-20
• /
• 2000

Nano-wear and friction of carbon overcoated laser-textured and mechanically-textured computer hard disk were characterised after contact start/stop (CSS) wear test. Various analytical and mechanical testing techniques were employed to study the changes in topography, roughness, chemical elements, mechanical properties and friction characteristics of the coating arising from the contact start/stop wear test These techniques include: the atomic force microscopy (AFM), the continuous nano-indentation test, the nano-scratch test, the time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (TOF-SIMS) and the auger electron spectroscopy (AES). It was shown that the surface roughness of the laser-textured (LT) bump and mechanically textured (MT) Bone was reduced approximately am and 7nm, respectively, after the CSS wear test. The elastic modulus and hardness values increased after the CSS test, indicating straining hardening of the top coating layer, A critical load was also identified fer adhesion failure between the magnetic layer and the Ni-P layer, The TOF-SIMS analysis also revealed some reduction in the intensity of C and $C_2$$F_59$, confirming the wear of lubricant elements on the coating surface.