• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.351-357
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• 2005

솔더/UBM 계면반응에 따른 솔더범프의 기계적 신뢰성을 평가하기 위한 방안으로서 Cu UBM 상에서 리플로우한 Sn-52In 솔더범프의 리플로우 조건에 따른 전단응력과 전단에너지의 변화거동을 비교하였다. 리플로우 조건에 따른 전단에너지의 변화거동이 전단강도에 비해 Sn-52In/Cu 계면반응 및 파괴모드의 변화거동과 훨씬 잘 일치하여 솔더/UBM 계면반응에 따른 기계적 신뢰성을 분석하는데 전단에너지가 전단강도보다 훨씬 효과적인 평가 방안임을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권3호
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• pp.65-69
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• 2010

In this study, we investigated the effects of UBM(Under Bump Metallization) and solder composition on the drop impact reliability of wafer level packaging. Fan-in type WLP chips were prepared with different solder ball composition (Sn3.0Ag0.5Cu, and Sn1.0Ag0.5Cu) and UBM (Cu 10 ${\mu}m$, Cu 5 ${\mu}m$\Ni 3 ${\mu}m$). Drop test was performed up to 200 cycles with 1500G acceleration according to JESD22-B111. Cu\Ni UBM showed better drop performance than Cu UBM, which could be attributed to suppression of IMC formation by Ni diffusion barrier. SAC105 was slightly better than SAC305 in terms of MTTF. Drop failure occurred at board side for Cu UBM and chip side for Cu\Ni UBM, independent of solder composition. Corner and center chip position on the board were found to have the shortest drop lifetime due to stress waves generated from impact.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.14-14
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• 2003

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.853-863
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• 2000

Cu 칩의 Cu 패드 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 무전해 구리/니켈 UBM (Under Bump Metallurgy) 층을 형성하고 그 특성을 조사하였다. Sn-36Pb-2Ag 솔더 범프와 무전해 구리 및 무전해 니켈 충의 사이의 계면 반응을 이해하고, UBM의 종류와 두계에 따른 솔더 범프 접합(joint) 강도 특성의 변화를 살펴보았다. UBM의 종류에 따른 계면 미세 구조, 특히 금속간 화합물 상 및 형태가 솔더 접합 강도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 무전해 구리 UBM의 경우에는 솔더와의 계면에서 연속적인 조가비 모양의 Cu$_{6}$Sn$_{5}$상이 빠르게 형성되어 파단이 이 계면에서 발생하여 낮은 범프 접합 강도 값을 나타내었다. 무전해 니켈/무전해 구리 UBM에서는 금속간 화합물 성장이 느리고, 비정질로 도금되는 무전해 Ni의 륵성으로 인해 금속간 화합물과의 결정학적 불일치가 커져 다각형의 Ni$_3$Sn$_4$상이 형성되어 무전해 구리 UBM의 경우에 비해 범프 접합 강도가 높게 나타났다. 따라서 무전해 도금을 이용하여 Cu 칩의 Cu pad 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 UBM 제작시 무전해 니켈/무전해 구리 UBM을 선택하는 것이 접합 강도 측면에서 유리하다는 것을 확인하였다.다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권1호
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• pp.77-85
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• 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
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• 제15권4호
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• pp.87-92
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• 2008

본 논문에서는 Cu위에 Zn를 전기도금 한 후, Sn-3.5Ag 솔더와 반응에 의해서 형성되는 계면의 금속간 화합물의 변화를 관찰하였으며, 그에 따른 계면의 충격 신뢰성을 분석하였다. Sn-3.5Ag 솔더와 Zn 표면층이 반응하는 동안, Zn 표면층은 솔더 내부로 들어가며, 그 양은 Zn의 도금 두께에 비례하였다. 특히, Zn가 솔더 내로 들어가면서, 계면에서 Cu-Sn 금속간화합물을 억제하는 대신, $Cu_5Zn_8$와 $Ag_5Zn_8$이 형성되고, 이로 인해 계면의 충격 신뢰성이 크게 증가하였다. 또한, 솔더 내에 Zn가 약 3.8wt%정도 들어갔을 때 가장 우수한 계면 신뢰성을 유도하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2003년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.199-200
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• 2003

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.205-206
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• 2006

The microstructural evolutions and shear properties of the pure Sn solder bumps with Ni UBMs were investigated during multiple reflows and high temperature storage(HTS) tests. Only a $Ni_3Sn_4$ IMC was found at the bump/Ni UBM interface after 1 reflow. The layer thickness of these IMCs increased with increasing reflow number and testing time. The solder bumps showed a good reliability during multiple reflows and HTS tests.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.47-54
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• 2008

컴포넌트에서의 비정상적인 금속간화합물 성장이 보드 레벨 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 연구하기 위하여, 전기 도금된 Ni/Au UBM과 Sn2.5Ag0.5Cu 솔더의 리플로우 횟수 및 고온 시효 시간에 따른 금속간 화합물 성장거동을 관찰하였다. 각 조건별로 처리된 컴포넌트에서 솔더 접합부의 기계적 특성을 비교하기 위하여, 전단 속도 변화에 따른 볼 전단 시험을 실시하여 전단에너지 값을 측정하였다. 마지막으로, 보드 레벨에서의 기계적 신뢰성 시험을 위하여 조건별로 처리된 컴포넌트를 PCB 보드에 실장하여, 3점 굽힘 시험 및 충격 시험을 실시한 후 파괴모드를 분석하였다.

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