무전해 및 전해 도금법으로 제작된 ACF 접합용 니켈 범프 특성에 관한 연구

A Study on the Characterization of Electroless and Electro Plated Nickel Bumps Fabricated for ACF Application

이방성 전도필름(ACF) 접합에 사용되는 니켈 범프를 무전해 및 전해 도금법으로 제작한 다음, 이 범프들의 기계적 특성과 충격안전성을 압축시험, 범프전단시험, 낙하충격시험을 통하여 연구하였다. Nano indenter를 이용한 압축시험에서 얻은 하중-변형량 데이터를 변환시켜 니켈범프의 응력-변형량 곡선을 구하였다. 전해 니켈 범프는 무전해 니켈 범프에 비해 매우 작은 탄성한계응력과 탄성계수를 나타냈었다. 무전해 니켈 범프의 탄성한계응력과 탄성계수가 각각 600-800MPa, $9.7{\times}10^{-3}MPa/nm$인 반면 전해 니켈 범프의 경우에는 각각 70MPa, $7.8{\times}10^4MPa/nm$이었다. 범프전단 시험에서 무전해 니켈 범프는 소성변형이 거의 일어나지 않고 낮은 전단하중에서 범프가 패드 층에서 튕기듯이 떨어져 나간 반면 전해 니켈 범프는 큰 소성변형을 일으키며 범프가 잘려나갔으며 높은 전단하중을 보여주었다. 낙하충격시험 결과 ACF 플립칩 방법으로 본딩한 무전해 및 전해 범프 모두 높은 충격 신뢰성을 보였다.

Nickel bumps for ACF(anisotropic conductive film) flip chip application were fabricated by electroless and electro plating and their mechanical properties and impact reliability were examined through the compressive test, bump shear test and drop test. Stress-displacement curves were obtained from the load-displacement data in the compressive test using nano-indenter. Electroplated nickel bumps showed much lower elastic stress limits (70MPa) and elastic moduli ($7.8{\times}10^{-4}MPa/nm$) than electroless plated nickel bumps ($600-800MPa,\;9.7{\times}10^{-3}MPa/nm$). In the bump shear test, the electroless plated nickel bumps were deformed little by the test blade and bounded off from the pad at a low shear load, whereas the electroplated nickel bumps allowed large amount of plastic deformation and higher shear load. Both electroless and electro plated nickel bumps bonded by ACF flip chip method showed high impact reliability in the drop impact test.