• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.53-58
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• 2013

An innovative packaging solution, Flip Chip with Copper (Cu) Column bond on lead (BOL) Enhanced Process (fcCuBE$^{(R)}$) delivers a cost effective, high performance packaging solution over typical bond on capture pad (BOC) technology. These advantages include improved routing efficiency on the substrate top layer thus allowing conversion functionality; furthermore, package cost is lowered by means of reduced substrate layer count and removal of solder on pad (SOP). On the other hand, as electronic packaging technology develops to meet the miniaturization trend from consumer demand, reliability testing will become an important issue in advanced technology area. In particular, electromigration (EM) of flip chip bumps is an increasing reliability concern in the manufacturing of integrated circuit (IC) components and electronic systems. This paper presents the results on EM characteristics on BOL and BOC structures under electrical current stressing in order to investigate the comparison between two different typed structures. EM data was collected for over 7000 hours under accelerated conditions (temperatures: $125^{\circ}C$, $135^{\circ}C$, and $150^{\circ}C$ and stress current: 300 mA, 400 mA, and 500 mA). All samples have been tested without any failures, however, we attempted to find morphologies induced by EM effects through cross-sectional analysis and investigated the interfacial reaction characteristics between BOL and BOC structures under current stressing. EM damage was observed at the solder joint of BOC structure but the BOL structure did not show any damage from the effects of EM. The EM data indicates that the fcCuBE$^{(R)}$ BOL Cu column bump provides a significantly better EM reliability.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권3호
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• pp.43-49
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• 2016

박형 package-on-package에 대해 T/H (temperature/humidity) 시험, TC (temperature cycling) 시험과 HTS(high temperature storage) 시험을 사용하여 신뢰성을 분석하였다. T/H 시험은 $85^{\circ}C/85%$의 조건으로 500시간, TC 시험은 $-40{\sim}100^{\circ}C$의 조건으로 1000회, HTS 시험은 $155^{\circ}C$의 조건으로 1,000시간 범위에서 평가하였다. 폴리이미드 써멀테이프를 사용하여 제작한 24개의 package-on-package (PoP) 시편에 대해 신뢰성 시험 전에 측정한 솔더접속 배선의 평균저항은 $0.56{\pm}0.05{\Omega}$이었으며, 24개 시편에서 모두 유사한 값이 측정되었다. 500시간까지의 T/H 시험, 1000회의 TC 시험 및 1,000시간까지의 HTS 시험후에도 솔더 접속부의 오픈 불량은 발생하지 않았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권3호
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• pp.67-74
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• 2011

Keys to high wiring density semiconductor packages include flip-chip bonding and build-up substrate technologies. The current issues are the establishment of a fine pitch flip-chip bonding technology and a low coefficient of thermal expansion (CTE) substrate technology. In particular, electromigration and thermomigration in fine pitch flipchip joints have been recognized as a major reliability issue. In this paper, electromigration and thermomigration in Cu/Sn-3Ag-0.5Cu (SAC305)/Cu flip-chip joints and electromigration in Cu/In/Cu flip chip joints are investigated. In the electromigration test, a large electromigration void nucleation at the cathode, large growth of intermetallic compounds (IMCs) at the anode, a unique solder bump deformation towards the cathode, and the significantly prolonged electromigration lifetime with the underfill were observed in both types of joints. In addition, the effects of crystallographic orientation of Sn on electromigration were observed in the Cu/SAC305/Cu joints. In the thermomigration test, Cu dissolution was accelerated on the hot side, and formation of IMCs was enhanced on the cold side at a thermal gradient of about $60^{\circ}C$/cm, which was lower than previously reported. The rate of Cu atom migration was found comparable to that of electromigration under current conditions.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권9호
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• pp.1-5
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• 1999

본 논문에서는 플립 칩 기술을 이용한 새로운 형태의 브랜치 라인 커플러를 제안하였다. 제안된 구조는 CPW와 반전된 구조의 마이크로스트립으로 이루어져 있다. CPW는 플립 칩 주기판인 GaAs 기판상에 구성되어졌으며, 반전된 구조의 마이크로스트립으로 이루어져 있다. CPW의 접지면은 마이크로스틀립의 접지면으로 사용되며, 두 전송선로는 솔더 범프를 통해 연결되어 있다. 제안된 구조의 특성은 FDTD로 계산되어졌다. S21과 S31은 -3dB이며, 위상차는 $90^{\circ}$인 일반적인 브랜치라인 커플러와 같은 특성을 보였다. 본 제안된 구조는 플립 칩 기술을 이용한 여러 분야에 이용될 수 있으리라 기대된다.

• 센서학회지
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• 제27권5호
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• pp.300-305
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• 2018

The uncooled microbolometer thermal sensor for low cost and mass volume was designed to target the new infrared market that includes smart device, automotive, energy management, and so on. The microbolometer sensor features 80x60 pixels low-resolution format and enables the use of wafer-level vacuum packaging (WLVP) technology. Read-out IC (ROIC) implements infrared signal detection and offset correction for fixed pattern noise (FPN) using an internal digital to analog convertor (DAC) value control function. A reliable WLVP thermal sensor was obtained with the design of lid wafer, the formation of Au80%wtSn20% eutectic solder, outgassing control and wafer to wafer bonding condition. The measurement of thermal conductance enables us to inspect the internal atmosphere condition of WLVP microbolometer sensor. The difference between the measurement value and design one is $3.6{\times}10-9$ [W/K] which indicates that thermal loss is mainly on account of floating legs. The mean time to failure (MTTF) of a WLVP thermal sensor is estimated to be about 10.2 years with a confidence level of 95 %. Reliability tests such as high temperature/low temperature, bump, vibration, etc. were also conducted. Devices were found to work properly after accelerated stress tests. A thermal camera with visible camera was developed. The thermal camera is available for non-contact temperature measurement providing an image that merged the thermal image and the visible image.

• 전자공학회논문지A
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• 제33A권3호
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• pp.140-151
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• 1996

In this paper, we analyze the variations of thermal characteristics of LD (laser diode) arrays packaged by a flip-chip bonding method. When we simulate the temperature distribution in LD arrays with a BEM (boundary element method) program coded in this paper, we find that thermal crosstalks in LD arrays packaged by the flip-chip bonding method increases by 250-340% compared to that in LD arrays packaged by previous methods. In the LD array module packaged by the flip-chip bonding technique without TEC (thermo-electric cooler), the important parameter is the absolute temperature of the active layer increased due cooler), the important parameter is the absolute temperature of th eactiv elayers of LD arrays to thermal crosstalk. And we find that the temperature of the active layers of LD arrays increases up to 125$^{\circ}C$ whenall four LDs, without a carefully designed heatsink, are turned on, assuming the power consumption of 100mW from each LD. In order to reduce thermal crosstalk we propose a heatsink sturcture which can decrease the temeprature at the active layer by 40%.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.164-165
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• 2008

현재의 소자간 연결을 위해 사용되는 금속배선 PCB의 한계로 인해 보다 고속/대용량의 광PCB가 크게 각광받고 있다. 본 논문에서는 광PCB와 소자간의 전기적 연결을 위해 사용되는 솔더 범프를 전도성 에폭시를 사용하여 마이크로 머시닝 공정을 통해 구현하고 제작된 솔더 범프의 I-V 특성을 살펴보았다. 제작된 100 um $\times$ 100 um $\times$ 25 um 와 300 um $\times$ 300 um $\times$ 25 um 의 샘플에서 각각 30 m$\Omega$과 90m$\Omega$의 전기저항을 얻을 수 있었다. 이를 통해 향후 센서및 엑츄에이터 시스템과 광 MEMS 등의 여러 분야에서 전도성 에폭시 솔더 범프를 이용하여 우수한 성능의 플립칩 본딩을 구현할 수 있을 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.708-711
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• 1999

The Cu/Ni/Au lamellar structure is extensively used as an under bump metallization on silicon file, and on printed circuit board(PCB) pads. Ni is plated Cu by either electroless Ni plating, or electrolytic Ni plating. Unlike the electrolytic Ni plating, the electroless Ni plating does not deposit pure Ni, but a mixture of Ni and phosphorous, because hypophosphite Is used in the chemical reaction for reducing Ni ions. The fracture crack extended at the interface between solder balls of plastic ball grid (PBGA) package and conducting pads of PCB. The fracture is duets to segregation at the interface between Ni$_3$Sn$_4$intermetallic and Ni-P layer. The XPS diffraction results of Cu/Ni/Au results of CU/Ni/AU finishs showed that the Ni was amorphous with supersaturated P. The XPS and EDXA results of the fracture surface indicated that both of the fracture occurred on the transition lesion where Sn, P and Ni concentrations changed.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2012

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.47-54
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• 2021

미세화 되고 있는 PCB 솔더 범프 접합을 위해 종래 마이크로 볼에 의한 PCB 솔더 범프의 제조를 대신하여 주석 전기도금을 통한 패턴을 제작하기 위한 도금액을 제작하고 도금공정 조건을 찾는 실험을 진행하였다. SR 패터닝 후에 Cu 씨드층을 형성하고, 다시 DFR 패터닝을 통해 PCB 기판상에 선택성장이 가능한 패턴을 제작하였다. 도금액은 메탄술폰산을 기본액으로 하는 주석도금액을 사용하였으며, 2가의 주석이온의 산화를 방지하기 위해 hydroquinone을 첨가하였다. 표면활성제로는 Triton X-100를 사용하고, 결정립 미세화를 위해 gelatin을 첨가하여 시료를 제작하였다. 전기화학적 분극곡선을 측정함으로써, Triton X-100 및 gelatin 첨가제의 작용 특성을 비교하였으며, gelatin이 -0.7 V vs. NHE까지 수소발생을 억제하는 것에 비해 Triton X-100을 첨가하게 되면 -1 V vs. NHE까지 수소발생이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 결정립의 크기는 전류밀도가 증가하면서 미세화되는 일반적 경향을 나타내었으며, gelatin을 첨가하는 경우에 보다 더 미세해지는 것이 관찰되었다.