• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권1호
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• pp.33-38
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• 2007

본 실험에서는 Non-Conductive Adhesive (NCA) 와 고분자 범프를 이용한 COG (Chip-on-glass) 접합에 대하여 연구하였다. 산화막이 증착된 Si 기판 위에 고분자 범프를 사진식각 방법으로 형성하고, 고분자 범프 위에 직류 마그네트론 스퍼터링 방법으로 금속 박막층을 증착하였다. 기판으로는 Al을 증착한 유리기판을 사용하였다. 두 종류의 NCA를 사용하여 $80^{\circ}C$에서 하중을 변화시켜가며 접합을 실시하였다. 접합부의 특성을 평가하기 위하여 4단자 저항 측정법을 이용하여 접합부의 접속 저항을 측정하였으며, 주사전자현미경을 이용하여 접합부를 관찰하였다. 신뢰성은 $0^{\circ}C$ 와 $55^{\circ}C$ 사이에서 열충격 실험을 2000회까지 실시하여 평가하였다. 신뢰성 측정 전 접합부의 저항 값은 $70-90m{\Omega}$을 나타내었다. 200MPa 이상의 접합 압력에서는 고분자 범프가 NCA 의 필러 파티클에 의해 손상된 것을 관찰하였다. 신뢰성 측정 후 일부 범프가 fail 되었는데 범프의 fail 원인은 범프의 윗부분보다 상대적으로 금속층이 얇게 증착된 범프의 모서리 부분의 금속층의 끊어졌기 때문이었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.45-51
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• 2013

3차원 적층 패키지를 위한 Cu/Sn-3.5Ag 미세범프의 솔더 구조에 따른 금속간화합물 성장거동을 분석하기 위해 솔더 두께가 각각 $6{\mu}m$, $4{\mu}m$인 서로 다른 구조의 미세범프를 $130^{\circ}C$, $150^{\circ}C$, $170^{\circ}C$ 조건에서 실시간 주사전자현미경을 이용하여 실시간 금속간화합물 성장 거동을 분석하였다. Cu/Sn-3.5Ag($6{\mu}m$) 미세범프의 경우, 많은 양의 솔더로 인해 접합 직후 솔더가 넓게 퍼진 형상을 나타내었고, 열처리 시간경과에 따라 $Cu_6Sn_5$ 및 $Cu_3Sn$금속간화합물이 성장한 후, 잔류 Sn 소모 시점 이후 $Cu_6Sn_5$가 $Cu_3Sn$으로 상전이 되는 구간이 존재하였다. 반면, Cu/Sn-3.5Ag($4{\mu}m$) 미세범프의 경우, 적은양의 솔더로 인해 접합 직후 솔더의 퍼짐 현상이 억제 되었고, 접합 직후 잔류 Sn상이 존재하지 않아서 금속간화합물 성장구간이 억제되고, 열처리 시간경과에 따라 $Cu_6Sn_5$가 $Cu_3Sn$으로 상전이 되는 구간만 존재하였다. 두 시편의 $Cu_3Sn$상의 활성화 에너지의 값은 Cu/Sn-3.5Ag($6{\mu}m$) 및 Cu/Sn-3.5Ag($4{\mu}m$) 미세범프가 각각 0.80eV, 0.71eV로 나타났고, 이러한 차이는 반응기구 구간의 차이에 따른 것으로 판단된다. 따라서, 솔더의 측면 퍼짐 보다는 접합 두께가 미세범프의 금속간화합물 반응 기구를 지배하는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.853-863
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• 2000

Cu 칩의 Cu 패드 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 무전해 구리/니켈 UBM (Under Bump Metallurgy) 층을 형성하고 그 특성을 조사하였다. Sn-36Pb-2Ag 솔더 범프와 무전해 구리 및 무전해 니켈 충의 사이의 계면 반응을 이해하고, UBM의 종류와 두계에 따른 솔더 범프 접합(joint) 강도 특성의 변화를 살펴보았다. UBM의 종류에 따른 계면 미세 구조, 특히 금속간 화합물 상 및 형태가 솔더 접합 강도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 무전해 구리 UBM의 경우에는 솔더와의 계면에서 연속적인 조가비 모양의 Cu$_{6}$Sn$_{5}$상이 빠르게 형성되어 파단이 이 계면에서 발생하여 낮은 범프 접합 강도 값을 나타내었다. 무전해 니켈/무전해 구리 UBM에서는 금속간 화합물 성장이 느리고, 비정질로 도금되는 무전해 Ni의 륵성으로 인해 금속간 화합물과의 결정학적 불일치가 커져 다각형의 Ni$_3$Sn$_4$상이 형성되어 무전해 구리 UBM의 경우에 비해 범프 접합 강도가 높게 나타났다. 따라서 무전해 도금을 이용하여 Cu 칩의 Cu pad 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 UBM 제작시 무전해 니켈/무전해 구리 UBM을 선택하는 것이 접합 강도 측면에서 유리하다는 것을 확인하였다.다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-41
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• 2002

솔더 범프를 이용한 플립 칩 접속 기술은 시스템의 고속화, 고집적화, 소형화 요구 덴 마이크로 일렉트로닉스의 성능은 향상시키기 위해 필요한 기술이다. 본연구 에서는 Cr/Cr-Cu/cu UBM 구조에서 고 용융점 솔더 범프와 저 용융점 솔더 범프를-시효처리 후 전단 강도를 평가하였다. 계면에서 관찰된 금속간 화합물의 성장과 접합상태를 SEM과 TEM으로 분석하였으며, 유한요소법을 통하여 전단하중을 적용하였을때 집중되는 응력을 해석하였다. 실험결과 Sn-97wt%Pb와 Sn-37wt%Pb에서 900시간 시효 처리된 시편의 전단강도는 최대 값에서 각각 25%, 20% 감소하였다. 시효처리를 통해 금속간화합물인 $Cu_6/Sn_5$와 $Cu_3Sn$의 성장을 확인하였으며, 파단 경로는 초기의 솔더 내부에서 IMC층의 계면으로 이동하는 경향을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.17-24
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• 2008

열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
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• pp.99-107
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• 2001

• Journal of Welding and Joining
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• 제29권1호
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• pp.9-13
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• 2011

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권4호
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• pp.83-88
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• 2018

Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프 접합 공정후 Ni/Sn-Ag접합계면에 잔류한 비전도성 필름(non-conductive film, NCF) trap 형성이 전기적 신뢰성에 미치는 영향을 분석하기 위해 온도 $150^{\circ}C$, 전류밀도 $1.5{\times}10^5A/cm^2$ 조건에서 electromigration (EM) 신뢰성 실험을 진행하였다. EM 신뢰성 실험 결과, NCF trap이 거의 없는 Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프가 NCF trap이 형성된 미세범프 보다 약 8배 긴 EM 수명을 보여주고 있다. 저항 변화 및 손상계면에 대한 미세구조 분석결과, Ni/Sn-Ag접합계면에 공정 이슈에 의해 형성된 NCF trap이 Ni-Sn 금속간화합물/Sn-Ag솔더계면에 보이드를 유발하여 EM 원자 확산을 방해하기 때문에 빠른 보이드 성장에 의한 전기적 손상이 일찍 발생하는 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권1호
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• pp.81-88
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• 2010

Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 금속간화합물 성장거동에 미치는 PCB 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 PCB 패드 표면에 각각 OSP, immersion Sn, 그리고 ENIG를 처리하였고, 열처리는 $150^{\circ}C$ 조건에서 실험을 실시하였다. 또한, 전류인가시 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 접합부 계면반응에 미치는 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 $150^{\circ}C$, $4{\times}10^3\;A/cm^2$ 조건에서 electromigration특성을 비교 평가하였다. 열처리시 OSP와 immersion Sn의 금속간화합물 성장거동은 서로 비슷한 경향을 보인 반면, ENIG는 다른 표면처리에 비해 훨씬 느린 성장거동을 보였다. electromigration특성 평가결과 열처리에 비해 금속간화합물의 성장이 가속화되나 표면처리별 경향은 유사하였고, 전자 이동 방향에 따른 음극-양극에서 금속간화합물 형성의 차이를 보이는 극성효과(polarity effect)가 나타나는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권4호
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• pp.395-403
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• 2012

오늘날 접합시 열에 의한 재료 손상과 접착제(ACA, NCA) 이용으로 부품간의 정렬이 문제가 되고있다. 따라서, 본 논문은 FPCB 와 HPCB 금속(Au) PAD를 직접 접합하였다. 이때 박막인 재료에 손상을 입히는 열, 부품간의 정렬에 문제가 되는 접착제(ACA, NCA)를 사용하지 않고 상온에서 접합을 하였다. 접합시 초음파 혼을 이용하여 접합을 하였으며, 초음파혼은 40kHz이다. 공정 조건은 접합압력 0.60MPa, 접합시간 0.5, 1.0, 1.5, 2.0sec이다. 또한, 산업에서 요구하는 접합강도는 필강도 테스트 결과값으로 0.60Kgf 이상이며, 본 실험에서는 접합강도가 0.80MPa 이상이 나왔다. 이로서, 열에 의한 재료 손상과, 접 착제(ACA, NCA)에 의한 정렬 문제를 해결하였다. 그리고 산업산업에서 바로 적용하고 생산할 수 있는 FPCB, HPCB 시료 제작을 하였다.