• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.151-155
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• 2003

The requirements for harsh environment electronic controllers in automotive applications have been steadily becoming more and more stringent. Electronic substrate technologists have been responding to this challenge effectively in an effort to meet the performance, reliability and cost requirements. An effect of the plasma cleaning at the alumina substrate and the IMC layer between $Sn-37wt\%Pb$ solder and Ag-Pd thick film conductor after reflow soldering has been studied. Organic residual carbon layer was removed by the substrate plasma cleaning. So the interfacial adhesive strength was enhanced. As a result of AFM measurement, Ag-Pd conductor pad roughness were increased from 304nm to 330nm. $Cu_6Sn_5$ formed during initial ref]ow process at the interface between TiWN/Cu UBM and solder grew by the succeeding reflow process so the grains had a large diameter and dense interval. A cellular-shaped $Ag_3Sn$ was observed at the interface between Ag-Pd conductor pad and solder. The diameters of the $Ag_3Sn$ grains ranged from about $0.1\~0.6{\mu}m$. And a needle-shaped $Ag_3Sn$ was also observed at the inside of the solder.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 춘계 기술심포지움 논문집
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• pp.85-91
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• 2002

Even though electroless Hi and Sn-Ag-Cu solder are widely used materials in electronic packaging applications, interfacial reactions of the ternary Ni-Cu~Sn system have not been known well because of their complexity. Because the growth of intermetallics at the interface affects reliability of solder joint, the intermetallics in Ni-Cu-Sn system should be identified, and their growth should be investigated. Therefore, in present study, interfacial reactions between electroless Ni UB7f and 95.5Sn-4.0Ag-0.5Cu alloy were investigated focusing on morphology of the IMCs, thermodynamics, and growth kinetics. The IMCs that appear during a reflow and an aging are different each other. In early stage of a reflow, ternary IMC whose composition is Ni$_{22}$Cu$_{29}$Sn$_{49}$ forms firstly. Due to the lack of Cu diffusion, Ni$_{34}$Cu$_{6}$Sn$_{60}$ phase begins growing in a further reflow. Finally, the Ni$_{22}$Cu$_{29}$Sn$_{49}$ IMC grows abnormally and spalls into the molten solder. The transition of the IMCs from Ni$_{22}$Cu$_{29}$Sn$_{49}$ to Ni$_{34}$Cu$_{6}$Sn$_{60}$ was observed at a specific temperature. From the measurement of activation energy of each IMC, growth kinetics was discussed. In contrast to the reflow, three kinds of IMCs (Ni$_{22}$Cu$_{29}$Sn$_{49}$, Ni$_{20}$Cu$_{28}$Au$_{5}$, and Ni$_{34}$Cu$_{6}$Sn$_{60}$) were observed in order during an aging. All of the IMCs were well attached on UBM. Au in the quaternary IMC, which originates from immersion Au plating, prevents abnormal growth and separation of the IMC. Growth of each IMC is very dependent to the aging temperature because of its high activation energy. Besides the IMCs at the interface, plate-like Ag3Sn IMC grows as solder bump size inside solder bump. The abnormally grown Ni$_{22}$Cu$_{29}$Sn$_{49}$ and Ag$_3$Sn IMCs can be origins of brittle failure.failure.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.1-10
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• 2023

최근, 고사양 컴퓨터, 모바일 제품의 수요가 증가하면서 반도체 패키지의 고집적화, 고밀도화가 요구된다. 따라서 많은 양의 데이터를 한 번에 전송하기 위해 범프 크기 및 피치 (Pitch)를 줄이고 I/O 밀도를 증가시킬 수 있는 플립 칩 (flip-chip), 구리 필러 (Cu pillar)와 같은 마이크로 범프 (Micro-bump)가 사용된다. 하지만 범프의 직경이 70 ㎛ 이하일 경우 솔더 (Solder) 내 금속간화합물 (Intermetallic compound, IMC)이 차지하는 부피 분율의 급격한 증가로 인해 취성이 증가하고, 전기적 특성이 감소하여 접합부 신뢰성을 악화시킨다. 따라서 이러한 점을 개선하기 위해 UBM (Under Bump Metallization) 또는 Cu pillar와 솔더 캡 사이에 diffusion barrier 역할을 하는 층을 삽입시키기도 한다. 본 review 논문에서는 추가적인 층 삽입을 통해 마이크로 범프의 과도한 IMC의 성장을 억제하여 접합부 특성을 향상시키기 위한 다양한 연구를 비교 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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• pp.204-207
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• 2003

The flip chip bonding utilizing self-aligning characteristic of solder becomes mandatory to meet to tolerances for the optical device. In this paper, a parametric study of aging condition and pad size of sample was conducted. A TiW/Cu UBM structure was adopted and sample was aging treated to analyze the effect of intermetallic compound with time variation. After aging treatment, the tendency to decrease in shear strength was measured and the structure of the fine joint area was observed by using SEM, TEM and EDS. In result, the shear strength was decreased of about 20% in the $100{\mu}m$ sample at $170^{\circ}C$ aging compared with the maximum shear strength of same pad size sample. In the case of the $120^{\circ}C$ aging treatment, 17% of decrease in shear strength was measured at the $100{\mu}m$ pad size sample. Also, intremetallic compound of $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$ were observed through the TEM measurement by using an FIB technique that is very useful to prepare TEM thin foil specimens from the solder joint interface.

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

• 한국신뢰성학회:학술대회논문집
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• 한국신뢰성학회 2000년도 춘계학술대회 발표논문집
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• pp.97-103
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• 2000

전자 산업의 발달에 따라 전자 패키지에서 소자의 소형화 및 고집적화가 가속화되고 그로 인해 interconnection 부분의 신뢰성 평가의 중요성이 나날이 증가되고 있다. 특히 이러한 interconnection 부분 중 솔더 접합부는 사용중 솔더와 UBM(Under Bump Metallurgy) 층 사이에 금속간화합물이 생성되어 접합 강도가 저하되는 것이 큰 문제로 지적되고 있다. 본 연구에서는 공정 Sn-Ag 솔더 접합부에 대해 열시효 시간에 따라 접합 강도를 측정하고 파괴 기구 및 파괴 경로의 분석을 통해 접합 강도 변화와의 연관성을 도출하고자 하였다. 그 결과 열시효 초기에는 미세 조직의 조대화 및 불균일 조대 성장이 가속화되면서 응력 및 변형 집중으로 인해 솔더 내부에서 연성 파괴가 일어나 급격한 접합 강도의 저하가 발생하였으나 금속간 화합물이 생성, 성장함에 따라 금속간 화합물 내부에서의 취성 파괴가 나타나면서 접합 강도 저하가 포화되는 경향을 보였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권3호
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• pp.30-36
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• 2008

A flip-chip bonding system using IR laser with a wavelength of 1064 nm was developed and associated process parameters were analyzed using Taguchi methods. An infrared laser beam is designed to transmit through a silicon chip and used for transferring laser energy directly to micro-bumps. This process has several advantages: minimized heat affect zone, fast bonding and good reliability in the microchip bonding interface. Approximately 50 % of the irradiated energy can be directly used for bonding the solder bumps with a few seconds of bonding time. A flip-chip with 120 solder bumps was used for this experiment and the composition of the solder bump was Sn3.0Ag0.5Cu. The main processing parameters for IR laser flip-chip bonding were laser power, scanning speed, a spot size and UBM thickness. Taguchi methods were applied for optimizing these four main processing parameters. The optimized bump shape and its shear force were modeled and the experimental results were compared with them. The analysis results indicate that the bump shape and its shear force are dominantly influenced by laser power and scanning speed over a laser spot size. In addition, various effects of processing parameters for IR laser flip-chip bonding are presented and discussed.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.19-27
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• 2003

플립칩 전자패키지에서 칩과 기판(PCB)를 연결할 때, 통상적으로 칩쪽은 금속패드/UBM 처리를 기판 쪽은 표면처리를 한 후 솔더로 연결하는데, 이 때 사용되는 UBM이나 표면처리에 따라, 칩/솔더, PCB/솔더에 생성되는 금속간 화합물의 종류와 두께 및 솔더의 조성이 변하게 되어 궁극적으로 솔더 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 Cu와 Au/Ni의 두가지 금속 패드가 무연솔더의 저주기 피로특성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해 고찰해 보았다. 저주기 피로 실험은 Cu나 Au/Ni이 표면처리 된 기판에 무연솔더 (Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-1.5Cu, Sn-3.5Ag-XBi(X=2.5, 7.5), Sn-0.7Cu)를 리플로하여 총변위를 변화시키면서 상온에서 시행하였다. 기판의 표면처리에 관계없이 Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-XCu(X-0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금이 Sn-3.5Ag-7.5Bi 합금보다 피로저항성이 현격히 좋았으며, Au/Ni 표면처리한 솔더 접합부가 Cu 처리한 경우보다 피로저항성이 뛰어난 것으로 나타났다. 파괴 후 단면을 조사한 결과 계면에 형성된 금속간 화합물 내에 미세균열이 발견되었는데, Cu 표면처리를 사용한 경우 더 많은 미세균열이 생성된 것을 볼 수 있었다. Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-Cu(X=0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금의 경우 금속간 화합물 내에 생기는 미세 균열이 거시 균열로 성장하지 않고 파단은 항상 솔더 내부로 일어난 반면. Bi를 함유한 솔더의 경우, 기판의 표면처리에 상관없이 금속간 화합물/솔더 계면으로 균열이 생성 진전되어 다른 솔더합금에 비해 열악한 피로저항성을 나타내는 것으로 보인다. 이것은 Bi의 금속간화 합물/솔더 입계 편석이나 Bi 합금이 다른 합금에 비해 높은 경도값을 가지는 것에 인한 것으로 보여 진다.