• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.98-104
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• 2023

대기 중 구리-구리 플립칩(flip-chip) 접합을 위해 제안된 효율적 공정의 실현 가능성을 평가하고자 구리(Cu) 필라(pillar) 상 다공성 구리층의 형성 및 액상 환원제 투입 후 열압착 접합을 실시하였다. 구리 필라 상 다공성 구리층은 아연(Zn) 도금-합금화 열처리-선택적 아연 에칭(etching)의 3단계 공정으로 제조되었는데, 형성된 다공성 구리층의 두께는 평균 약 2.3 ㎛였다. 본 플립칩 접합은 형성 다공성 구리층에 환원성 용제를 침투시킨 후, 반건조 과정을 거쳐 열압착 소결접합으로 진행하였다. 용제로 인한 구리 산화막의 환원 거동과 함께 추가 산화가 최대한 억제되면서 열압착 동안 다공성 구리층은 약 1.1 ㎛의 두께로 치밀해지며 결국 구리-구리 플립칩 접합이 완수되었다. 그 결과 10 MPa의 가압력 하에서 대기 중 300 ℃에서 5분간 접합 시 약 11.2 MPa의 접합부 전단강도를 확보할 수 있었는데, 이는 약 50% 이하의 필라들만이 접합된 결과로서, 공정 최적화를 통해 모든 필라들의 접합을 유도할 경우 20 MPa 이상의 강도값을 쉽게 얻을 수 있을 것으로 분석되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.749-750
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• 2011

• Design & Manufacturing
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• 제13권4호
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• pp.10-16
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• 2019

Semiconductor chip is bonded to the substrate by melting solder bumps. In general, the chip bonding is applied by a Reflow process or a Thermo-Compression(TC) bonding process. In this paper, we introduce a Laser Assisted Thermo-Compression bonding (LATCB) process to improve the anxiety of the existing process(Reflow, TC bonding). In the LATCB process, the chip is bonded to the substrate by irradiating a laser with a uniform energy density in the same area as the chip to melt only the solder bumps and press the chip with a Transparent Compression Module (TCM). The TCM consists of a fused silica header for penetrating the laser and pressurizing the chip, and a piezoelectric actuator (P.A.) coupled to both ends of the header for micro displacement control of the header. In addition, TCM is a structure that can pressurize the chip and deliver it to the chip and solder bumps without losing the energy of the laser. Fused silica, which is brittle, is vulnerable to deformation, so the header may be damaged when an external force is applied for pressurization or a displacement differenced is caused by piezoelectric actuators at both ends. On the other hand, in order to avoid interference between the header and the adjacent chip when pressing the chip using the TCM, the header has a notch at the bottom, and breakage due to stress concentration of the notch is expected. In this study, the thickness and notch length that the header does not break when the external force (500 N) is applied to both ends of the header are optimized using structural analysis and Coulomb-Mohr failure theory. In addition, the maximum displacement difference of the P.A.s at both ends where no break occurred in the header was derived. As a result, the thickness of the header is 11 mm, and the maximum displacement difference between both ends is 8 um.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-6
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• 2014

고출력 LED 패키지의 열적 경로(thermal path)를 줄이기 위해 플립칩 본딩법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Au-Sn 열압착 본딩 및 Sn-Ag-Cu(SAC) 리플로우 본딩을 이용하여 본딩 특성 및 열적특성을 비교 평가 하였다. Au-Sn 열압착 본딩은 50 N에서 $300^{\circ}C$의 접합온도로 본딩하였고, SAC 솔더는 솔더페이스트를 인쇄한 후 리플로우법으로 피크온도 $255^{\circ}C$에서 30 sec에서 본딩하였다. SAC 솔더를 사용한 LED 패키지의 전단강도는 $5798.5gf/mm^2$로 Au-Sn 열압착 본딩의 $3508.5gf/mm^2$에 비해 1.6배 높았다. 파단면과 단면분석 결과 Au-Sn, SAC 솔더 모두 LED 칩 내부에서 파단이 일어나는 것을 관찰하였다. 반면 Au-Sn 열압착 본딩 샘플의 열저항은 SAC솔더 접합 샘플에 비해 낮았으며, SAC 솔더 접합부 내부의 기공에 의해 열저항이 커짐을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권7호
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• pp.929-933
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• 2010

3 차원 패키징을 위해 열가압 공정으로 제조된 Cu-Cu 접합 계면의 접합 특성을 평가하기 위해 4 점 굽힘 실험을 수행하였다. Cu가 코팅된 Si 웨이퍼 2 장을 $350^{\circ}C$에서 1 시간 동안 15kN 의 하중으로 접합시킨 후, 동일한 온도에서 1 시간동안 어닐닝을 수행하였다. 접합된 웨이퍼를 $30\;mm\;{\times}\;3\;mm$ 크기로 잘라 시험편을 준비하였다. 시험편의 중심에 깊이 $400\;{\mu}m$의 노치를 가공하였다. 시험기에 광학계를 부착하여 노치에서의 크랙 발생과 계면에서의 크랙 진전을 관찰하였다. 일정한 테스트 속도로 실험을 수행하여, 이에 상응하는 하중을 측정하였다. Cu-Cu 접합 계면 에너지는 $10.36\;J/m^2$ 으로 측정되었으며, 파괴된 계면을 분석하였다. 표면 분석 결과, $SiO_2$와 Ti의 계면에서 파괴가 일어났음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.175-182
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• 2017

본 와이어 본딩은 발광 다이오드의 패키징 공정에서 매우 중요한 공정으로 금 와이어를 이용하여 발광 다이오드 칩과 리드 프레임을 연결함으로써 다음 공정에서의 전기적 작동을 가능하게 한다. 와이어 본딩 공정은 얇은 금속선을 연결하는 공정으로 열 압착 본딩(thermo compression bonding)과 초음파 본딩(ultra sonic bonding)이 있다. 일반적인 와이어 본딩 공정은 LED 칩 상부 전극 부위에 볼 모양의 본딩을 진행하는 1st ball bonding 공정, loop를 형성하여 다른 전원 연결부위로 wire를 늘어뜨리는 looping 공정, 다른 전극 부위 상부에 stitch를 형성하여 bonding 하는 2nd stitch bonding으로 구분된다. 본 논문에서는 발광 다이오드 다이 본딩 공정에 영향을 주는 다양한 공정 변수에 대하여 분석을 수행하였다. 그리고 반응 표면 분석법을 통하여 Zener 다이오드 칩과 PLCC 발광 다이오드 패키지 프레임을 연결하는 공정 최적화 결과를 도출하였다. 실험 계획법은 5인자, 3수준에 대하여 설정하였으며 4가지 반응에 대하여 인자를 분석하였다. 결과적으로 본 연구에서는 모든 목표에 맞는 최적 조건을 도출하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.9-17
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• 2017

In these days, MEMS (micro-electro-mechanical system) devices become the crucial sensor components in mobile devices, automobiles and several electronic consumer products. For MEMS devices, the packaging determines the performance, reliability, long-term stability and the total cost of the MEMS devices. Therefore, the packaging technology becomes a key issue for successful commercialization of MEMS devices. As the IoT and wearable devices are emerged as a future technology, the importance of the MEMS sensor keeps increasing. However, MEMS devices should meet several requirements such as ultra-miniaturization, low-power, low-cost as well as high performances and reliability. To meet those requirements, several innovative technologies are under development such as integration of MEMS and IC chip, TSV(through-silicon-via) technology and CMOS compatible MEMS fabrication. It is clear that MEMS packaging will be key technology in future MEMS. In this paper, we reviewed the recent development trends of the MEMS packaging. In particular, we discussed and reviewed the recent technology trends of the MEMS bonding technology, such as low temperature bonding, eutectic bonding and thermo-compression bonding.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권10호
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• pp.865-871
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• 2014

Paradigm shift to 3-D chip stacking in electronic packaging has induced a lot of integration challenges due to the reduction in wafer thickness and pitch size. This study presents a hybrid bonding technology by self-alignment effect in order to improve the flip chip bonding accuracy with ultra-thin wafer. Optimization of Cu pillar bump formation and evaluation of various factors on self-alignment effect was performed. As a result, highly-improved bonding accuracy of thin wafer with a $50{\mu}m$ of thickness was achieved without solder bridging or bump misalignment by applying reflow process after thermo-compression bonding process. Reflow process caused the inherently-misaligned micro-bump to be aligned due to the interface tension between Si die and solder bump. Control of solder bump volume with respect to the chip dimension was the critical factor for self-alignment effect. This study indicated that bump design for 3D packaging could be tuned for the improvement of micro-bonding quality.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권4호
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• pp.355-360
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• 2014

Recently, the use of LED is increasing. This paper presents the new package process of thermal compression bonding using metal layered LED chip for the high power LED device. Effective thermal dissipation, which is required in the high power LED device, is achieved by eutectic/flip chip bonding method using metal bond layer on a LED chip. In this study, the process condition for the LED eutectic die bonder system is proposed by using the analysis program, and some experimental results are compared with those obtained using a DST (Die Shear Tester) to illustrate the reliability of the proposed process condition. The cause of bonding failures in the proposed process is also investigated experimentally.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.31-37
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• 2009

3차원 소자 집적을 위한 저온접합 공정 개발을 위해 Cu-Cu 열 압착 접합을 $300^{\circ}C$에서 30분간 실시하고 $N_2+H_2$, $N_2$분위기에서 전 후속 열처리 효과에 따른 정량적인 계면접착에너지를 4점굽힘시험법을 통해 평가하였다. 전 열처리는 100, $200^{\circ}C$의 $N_2+H_2$ 가스 분위기에서 각각 15분간 처리하였고, 계면접착에너지는 2.58, 2.41, 2.79 $J/m^2$로 전 열처리 전 후에 따른 변화가 없었다. 하지만 250, $300^{\circ}C$의 $N_2$ 분위기에서 1시간씩 후속 열처리 결과 2.79, 8.87, 12.17 $J/m^2$으로 Cu 접합부의 계면접착에너지가 3배 이상 향상된 결과를 얻을 수 있었다.