• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.112-112
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• 2016

인체접촉시 니켈도금의 알러지 반응을 억제하기 위한 대체 도금기술인 비 시안계 Cu-Sn 합금도금을 개발함에 있어서, 황산구리5수화물과 황산제일주석을 금속염으로 하여 황산 및 계면활성제, 유화제 등을 포함한 각종 유기첨가제를 포함하였고 특히 은백색조의 외관 색상과 안정적인 Cu-Sn 합금전착을 위해 2종의 착화제인 EDTP($C_{14}H_{32}N_2O_4$)와 TEA(Triethanolamine)를 첨가한 비 시안계 Cu-Sn 합금 도금액을 도출하였다. Cu-Sn 합금도금 피막 조성의 균일화를 도모하기 위해서는 합금 도금액중의 Cu와 Sn 금속이온 농도를 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 그러나 합금 도금액중 2가 주석이온($Sn^{2+}$)은 수용액중에서 4가 주석이온($Sn^{4+}$)으로 산화됨으로써 도금액 색상이 백탁이 되고 Stannic Hydroxide($Sn(OH)_4$, $SnO_2{\cdot}2H_2O$)이 생성되어 대량의 침전물이 침강하는 문제점이 발생되는 등 시간 경과에 따른 도금액의 경시 변화가 발생되었다. 상기 침전물은 연속여과에 의해 제거 가능하나 합금 도금액중 $Sn^{2+}$ 농도가 지속적으로 감소하게 된다. 이는 합금 도금액중 금속이온 비율이 변동함으로써 합금도금 피막의 조성비를 일정하게 유지하는 것이 곤란해진다. 이에 $Sn^{4+}$ 침전물 생성을 방지하기 위한 산화방지제를 개발하고 또한 산화방지제의 첨가에 따른 도금 피막 외관에 미치는 영향을 평가하여 외관 개선을 위한 광택제를 개발하고자 한다. 본 연구의 결과를 토대로 니켈도금과 동등 이상의 기능 특성을 갖는 비시안계 Cu-Sn 합금도금액을 개발하여 실용화하는 것을 목적으로 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.68.2-68.2
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• 2017

인체접촉시 니켈도금의 알러지 반응을 억제하기 위한 대체 도금기술인 비 시안계 Cu-Sn 합금도금을 개발함에 있어서, 황산구리5수화물과 황산제일주석을 금속염으로 하여 황산 및 계면활성제, 유화제 등을 포함한 각종 유기첨가제를 포함하였고 특히 은백색조의 외관 색상과 안정적인 Cu-Sn 합금전착을 위해 2종의 착화제인 EDTP (Ethylenediaminetetrapropanol, $C_{14}H_{32}N_2O_4$)와 TEA (Triethanolamine)를 첨가한 비 시안계 Cu-Sn 합금 도금액을 도출하였다. Cu-Sn 합금도금 피막 조성의 균일화를 도모하기 위해서는 합금 도금액중의 Cu와 Sn 금속이온 농도를 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 그러나 합금 도금액 중 2가 주석이온($Sn^{2+}$)은 수용액 중에서 4가 주석이온($Sn^{4+}$)으로 산화됨으로써 도금액 색상이 백탁이 되고 Stannic Hydroxide($Sn(OH)_4$, $SnO_2{\cdot}2H_2O$)이 생성되어 대량의 침전물이 침강하는 문제점이 발생되는 등시간 경과에 따른 도금액의 경시 변화가 발생되었다. 상기 침전물은 연속여과에 의해 제거 가능하나 합금 도금액 중 $Sn^{2+}$ 농도가 지속적으로 감소하게 된다. 이는 합금 도금액 중 금속이온 비율이 변동함으로써 합금도금 피막의 조성비를 일정하게 유지하는 것이 곤란해진다. 이에 $Sn^{4+}$ 침전물 생성을 방지하기 위한 산화방지제를 개발하고 또한 산화방지제의 첨가에 따른 도금 피막 외관에 미치는 영향을 평가하여 외관 개선을 위한 광택제를 개발하고자 한다. 본 연구의 결과를 토대로 니켈도금과 동등 이상의 기능 특성을 갖는 비 시안계 Cu-Sn 합금도금액을 개발하여 실용화하는 것을 목적으로 하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.10 no.4
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• pp.39-46
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• 2003

Sn-Cu eutectic solder bump was fabricated by electroplating for flip chip and its characteristics were studied. A Si-wafer was used as a substrate and the UBM(Under Bump Metallization) of Al(400 nm)/Cu(300 nm)/Ni(400 nm)/Au(20 nm) was coated sequentially from the substrate to the top by an electron beam evaporator. The experimental results showed that the plating ratio of the Sn-Cu increased from 0.25 to 2.7 $\mu\textrm{m}$/min with the current density of 1 to 8 A/d$\m^2$. In this range of current density the plated Sn-Cu maintains its composition nearly constant level as Sn-0.9∼1.4 wt%/Cu. The solder bump of typical mushroom shape with its stem diameter of 120 $\mu\textrm{m}$ was formed through plating at 5 A/d$\m^2$ for 2 hrs. The mushroom bump changed its shape to the spherical type of 140 $\mu\textrm{m}$ diameter by air reflow at $260^{\circ}C$. The homogeneity of chemical composition for the solder bump was examined, and Sn content in the mushroom bump appears to be uneven. However, the Sn distributed more uniformly through an air reflow.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.15 no.1
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• pp.33-37
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• 2008

A noticeable amount of Kirkendall voids formed at the Sn-3.5Ag solder joint with electroplated Cu, and that became even more significant when an additive was added to Cu electroplating bath. With SPS, a large amount of voids formed at the $Cu/Cu_3Sn$ interface of the solder joint during thermal aging at $150^{\circ}C$. The in-situ AES analysis of fractured joints revealed S segregation on the void surface. Only Cu, Sn, and S peaks were detected at the fractured $Cu/Cu_3Sn$ interfaces, and the S peak decreased rapidly with AES depth profiling. The segregation of S at the $Cu/Cu_3Sn$ interface lowered interface energy and thereby reduced the free energy barrier for the Kirkendall void nucleation. The drop impact test revealed that the electrodeposited Cu film with SPS degraded drastically with aging time. Fracture occurred at the $Cu/Cu_3Sn$ interface where a lot of voids existed. Therefore, voids occupied at the $Cu/Cu_3Sn$ interface are shown to seriously degrade drop reliability of solder joints.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.11 no.3 s.32
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• pp.1-7
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• 2004

Tin plating on component finishes may grow whiskers under certain conditions, which may cause failures in electronics equipment. To protect the environment, 'lead-free' among component finishes is being promoted worldwide. This paper presents the evaluation results of whiskers on two kinds of lead-free plating materials at the plating temperature and under the reliability test. The rising plating temperature caused increasing the size of plating grain and shorting the growth of whisker. The whisker was grown under the temperature cycling the bent type in matt Sn plating and striated type in malt Sn-Bi. The whisker growth in Sn-Bi plating was shorter than that in Sn plating. In FeNi42 leadframe, the $7.0{\~}10.0{\mu}m$ diameter and the $25.0{\~}45.0{\mu}m$ long whisker was grown under 300 cycles. In the 300 cycles of Cu leadframe, only the nodule(nuclear state) grew on the surface, and in the 600 cycles, a $3.0{\~}4.0{\mu}m$ short whisker grew. After 600 cycles, the ${\~}0.34{\mu}m$ thin $Ni_3Sn_4$ formed on the Sn-plated FeNi42. However, we observed the amount of $0.76{\~}1.14{\mu}m$ thick $Cu_6Sn_5$ and ${\~}0.27{\mu}m$ thin $Cu_3Sn$ intermetallics were observed between the Sn and Cu interfaces. Therefore, the main growth factor of a whisker is the intermetallic compound in the Cu leadframe, and the coefficient of thermal expansion mismatch in FeNi42.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.15 no.2
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• pp.17-21
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• 2008

The electroless plating of copper and tin were investigated for the fabrication of Sn-Cu bump. Copper and tin were electroless plated in series on $20{\mu}m$ diameter copper via to form approximately $10{\mu}m$ height bump. In electroless copper plating, acid cleaning and stabilizer addition promoted the selectivity of bath on the copper via. In electroless tin plating, the coating thickness of tin was less uniform relative to that of electroless copper, however the size of Sn-Cu bump were uniform after reflow process.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2002.11a
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• pp.33-37
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• 2002

본 연구에서는 전해도금법을 이용하여 플립칩용 Ni, Ni-Cu 합금 UBM (Under Bump Metallurgy) 및 Sn-Ag 무연 솔더 범프를 형성하였다. 솔더 범프의 전해도금시 고속도금 방법으로 균일한 범프 높이를 갖도록 하는 도금 조건 및 도금 기판의 역할로서의 UBM의 영향을 조사하였다. Cu/Ni-Cu 합금/Cu UBM을 적용한 경우 음극시편의 전극 접점수를 증가시켰을 때 비교적 균일한 솔더 범프를 형성시킬 수 있었던 반면, Ni UBM의 경우는 접점수를 증가시켜도 다소 불균일한 솔더 범프를 형성하였다. 리플로 시간을 변화하여 범프 전단 강도 및 파단 특성을 조사하였는데 Ni UBM의 경우 Cu/Ni-Cu 합금/Cu UBM에 비해 전단강도가 다소 낮은 값을 가졌고 금속막이 웨이퍼에서 분리되는 파괴 거동이 관찰되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2007.04a
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• pp.109-110
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• 2007

본 연구에서는 범프를 형성하는 여러 가지 방법중 전해도금을 이용하여 Sn-Cu 솔더 범프를 형성하고자 하였다. 기초적인 도금 특성을 알아보기 위하여 전류밀도에 따른 중착속도, 도금 시간에 따른 도금두께 등을 측정하였으며, 최종적으로는 $20{\times}20{\times}10{\mu}m$ 크기에 $50{\mu}m$피치를 갖는 Sn-Cu 솔더 범프를 형성하고자 하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2006.10a
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• pp.187-189
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• 2006

최근 유연솔더에서 무연솔더로 전환함에 따라서 PCB의 도금이 솔더접합부의 각도에 미치는 영향이 중요하게 되었다. 현재 PCB 도금은 Sn, Au, OSP 등으로 다양하게 진행되고 있다. 그러나 PCB 도금이 솔더접합부의 강도에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 미비하다. 따라서 본 연구에서는 PCB 도금(Sn, Au, OSP)이 무연솔더(Sn-3.0Ag-0.5Cu) 접합부의 초기 전단강도에 미치는 영향과 열사이클시험 후 솔더접합부의 전단강도에 미치는 영향에 대해서 연구하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.7 no.1
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• pp.19-24
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• 2000

To make stacked chip packages far high-density packaging of memory chips used in workstations or PC severs, several lead-frames are to be connected vertically. Fer this purpose. Sn or Sn/Ag were electrochemically deposited on Cu lead-frames and their microstructures were examined by XRD and SEM. Then, two specimens were annealed at $250^{\circ}C$ for 10 min. and pressed to be joined. The shear stresses of joined lead-frames were measured fur comparison. In the case of Sn only, $Cu_3Sn$ was formed by the reaction of Sn and Cu lead-frames. In the case of Sn/Ag, besides $Cu_3Sn$. $Ag_3Sn$ was formed by the reaction of Sn and Ag. Compared to joined specimens made from Sn only, those made from Sn/Ag showed 1.2 times higher shear stress. This was attributed to the $Ag_3Sn$ phase formed at the joined interface.