• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
• /
• pp.75-75
• /
• 2010

3D 패키징 기술은 전기소자의 소형화, 고용량화, 저전력화, 높은 신뢰성등의 요구와 함께 그 중요성이 대두대고 있다. 이러한 3D 패키징의 연결방법은 와이어 본딩 또는 플립칩등의 기존의 방법에서 TSV(Through Silicon Via)를 이용하여 적층하는 방법이 주목받고 있다. TSV는 기존의 와이어 본딩과 비교하여 고집적도, 빠른 신호전달, 낮은 전력소비 등의 장점을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. TSV의 세부 공정 중 비아필링(Via filling)기술은 I/O수 증가와 미세피치화에 따른 비아(Via) 직경의 감소 및 종횡비(Via Aspect Ratio)증가로 인해 기존 필링 공정으로는 한계가 있다. 기존의 비아 홀(Via hole)에 금속을 필링하기 위한 방법으로 전기도금법이 많이 사용되고 있으나, 전기도금법은 전기도금액 조성, 첨가제의 종류, 전류밀도, 전류모드 등에 따라 결과물에 큰 차이가 발생되어, 최적공정조건의 도출이 어렵다. 또한 20um이하의 비아직경과 높은 종횡비로 인하여 충진시 void형성등의 문제점이 발생하기도 한다. 본 연구에서는 용융솔더와 진공을 이용하여 비아를 필링시켰다. 이 방법은 관통된 비아가 형성된 웨이퍼 양단에 압력차를 주어, 작은 직경을 갖는 비아 홀의 표면장력을 극복하고, 용융상태의 솔더가 관통된 비아 홀 내부로 필링되는 방법이다. 관통 비아홀이 형성 된 웨이퍼 위에 솔더페이스트를 $250^{\circ}C$이상 온도를 가해 용융상태로 만든 후 웨이퍼 하부에 진공을 형성하여 필링하는 방법과 용융솔더를 노즐을 통하여 위쪽으로 유동시켜 그 위에 비아홀이 형성된 웨이퍼를 접촉하고 웨이퍼 상부에 진공을 형성하여 필링하는 방법으로 실험을 각각 실시하였다. 이 때, 웨이퍼 두께는 100um이하이며 홀 직경은 20, 30um, 웨이퍼 상부와 하부의 진공차는 약 0.02~0.08Mpa, 진공 유지시간은 1~3s로 실시하여 최적 조건을 고찰하였다. 각 조건에 따른 필링 후 단면을 전자현미경(FE-SEM)을 통해 관찰하였다. 실험 결과 0.04Mpa 이상에서 1s내의 시간에 모든 비아홀이 기공(Void)없이 완벽하게 필링되는 것을 관찰하였으며 이 결과는 기존의 방법에 비하여 공정시간을 감소시켜 생산성이 대폭 향상 될 수 있는 방법임을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권12호
• /
• pp.55-67
• /
• 2010

고다층 배선 기판에 형성된 개방 스터브(open stub)를 제거한 후면드릴가공홀(Back-Drilled-Hole, BDH)과 일반적인 구조인 관통홀(Plated-Through-Hole, PTH) 구조의 전기적 특성에 대한 분석을 하였으며, 고속 선호를 부품 실장면으로부터 내층의 스트립라인으로 전송하기 위해 비아홀의 급전 길이가 가장 긴 전송층을 선택하였다. 10 GHz의 광대역 주파수 내에서 실험계획법(DOE, design of experiment)을 적용하여 비아홀 구조 내에 외층과 급전층 사이의 비아홀의 길이, 접지층에 형성된 천공(anti-pad)의 크기와 급전층에 형성된 패드 (pad)의 크기가 최대 반사 손실 반전력 주파수와 삽입 손실에 미치는 영향을 분석하였다. 이로 부터 거시적 모델(macro model)을 위한 회귀 실험식을 추출하여 실험 결과와 비교 평가하였고, 실험 영역 외에서도 측정 결과와 5% 이내의 오차를 보이고 있음을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.489-496
• /
• 2019

본 논문에서는 주파수 2.4 GHz에서 동작하는 초소형 이중 교차 다이폴 안테나를 설계 및 제작하였다. 모바일 기기에 적용할 수 있도록 안테나의 크기를 소형화하기 위해 교차 다이폴을 상부 2개 층에 배치하고 하부에 반사평면과 수평형 정합회로 및 그라운드 평면을 각 층에 배치한 구조에서 안테나와 급전부 및 정합회로는 수직 방향 관통비아홀로 연결하였다. 제작된 안테나의 크기는 $21.61mm{\times}16.88mm{\times}1.27mm$이며, 측정된 반사계수는 -31.5 dB이고, -10 dB 이하 대역폭은 112 MHz 이다. 또한 안테나의 이득은 -4 dBi로 무지향성의 방사 특성을 가지므로 모바일 기기용 안테나로 다양한 분야에 확대 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제32권3호
• /
• pp.19-26
• /
• 2014

Through Silicon Via (TSV) technology is the shortest interconnection technology which is compared with conventional wire bonding interconnection technology. Recently, this technology has been also noticed for the miniaturization of electronic devices, multi-functional and high performance. The short interconnection length of TSV achieve can implement a high density and power efficiency. Among the TSV technology, TSV filling process is important technology because the cost of TSV technology is depended on the filling process time and reliability. Various filling methods have been developed like as Cu electroplating method, molten solder insert method and Ti/W deposition method. In this paper, various TSV filling methods were introduced and each filling materials were discussed.

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