Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.25
no.2
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pp.25-30
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2018
Sn-Pb solder has been used in automotive electronics for decades. However, recently, due to the environmental and health concerns, some international environmental organizations such as the end-of-life vehicle (ELV) enacted legislation banning of the Pb usage in automotive electronics. For this reason, many studies to develop and promote Pb-free soldering have been significantly reported. Meanwhile, because of flexibility and lightweight, flexible printed circuit boards (FPCBs) have been increasingly used in automotive electronics for lightweight to improve fuel efficiency and space utilization. Although the properties of lead-free solders for automotive electronics have been widely studied, there is a lack of research on the reliability performance of the lead-free solder joint on FPCB under user conditions. This study reported the properties of solder joints between Pb-free solders such as Sn3.0Ag0.5Cu, Sn0.7Cu and Sn0.5Cu0.01Al (Si), and various FPCBs finished with organic solderability preservative (OSP) and electroless nickel immersion gold (ENIG). To evaluate on joint properties and reliabilities with different solder compositions and surface-finishing materials, pull strength test, thermal shock test, and bending cycle test were performed and analyzed. After the bending cycle test of solder joint on OSP-finishing, the fractures were occurred in solder and the lifetime of Sn3.0Ag0.5Cu solder joint was the longest.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.18
no.1
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pp.35-39
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2011
Shearing characteristics of Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu ball for standardization of high speed shear test were investigated. The solder ball of 450 ${\mu}m$ in diameter was reflowed at $245^{\circ}C$ on FR4 PCB (Printed Circuit Board) to prepare a sample for the high-speed shear test. The metal pads on the PCB were OSP (Organic Solderability Preservative, Cu pad) and ENIG (Electroless Nickel/Immersion Gold, i.e CulNi/Au). Shearing speed was varied from 0.5 to 3.0 m/s, and tip height from 10 to 135 ${\mu}m$. As experimental results, for the OSP pad, a ductile fracture increased with tip height, and it decreased with shearing speed. In the case of ENIG pad, the ductile fracture increased with the tip height. The tip height of 10 ${\mu}m$ (2% of solder ball diameter) was unsuitable since the fracture mode was mostly pad lift. Shear energy increased with increasing shearing tip height from 10 to 135 ${\mu}m$ for both of OSP and ENIG pads.
Kim, Jae-Uk;Yun, Ui-Jung;Jeong, Yeong-Chang;Hong, Cheol-Ho;Seo, Won-Chang
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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v.49
no.5
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pp.283-288
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2000
In this work, small-size, high-performance simple solenoid-type RF chip inductors utilizing an Al2O3 core material were investigated. Copper (Cu) wire with $40\mum$ diameter was used as the coils and the size of the chip inductor fabricated in this work was $2.1mm\times1.5mm\times1.0mm$. The external current source was applied after bonding Cu coil leads to gold pads electro-plated on each end of backsides of a core material. High frequency characteristics of the inductance (L), quality factor (Q), and impedance (Z) of developed inductors were measured using an RF Impedance/Material Analyzer (HP4291B with HP16193A test fixture). This HP4291B was also used to obtain the equivalent circuit and its circuit parameters of the chip inductors. This HP4291B was also used to obtain the equivalent circuit and its circuit parameters of the chip inductors. The developed inductors have the self-resonant frequency (SRF) of 1.1 to 3.1 GHz and exhibit L of 22 to 150 nH. The L of the inductors decreases with increasing the SRF. The Z of the inductors has the maximum value at the SRF and the inductors have the quality factor of 70 to 97 in the frequency range of 500 MHz to 1.5 GHz.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.26
no.4
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pp.149-156
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2019
A stretchable thermoelectric module consisting of 5 pairs of Bi2Te3-based hot-pressed p-n thermoelectric legs was processed by filling the module inside with polydimethylsiloxane (PDMS) and removing the top and bottom substrates. Its stretchable characteristics and power generation properties were measured. The integrity of the module was kept well even after 10 strain cycles ranging from 0 to 0.1. With increasing the tensile strain to 0.2, the module circuitry became open because of joint failure between Cu electrodes and thermoelectric legs. The stretchable thermoelectric module exhibited an open circuit voltage of 4.6 mV with a temperature difference of 2.2K across both ends of thermoelectric legs, and changes in its open circuit voltage were below 5% for tensile strains of 0~0.1. Being elongated for a strain of 0.1, it exhibited the maximum output power of 18.5 ㎼ with the temperature difference of 2.2K across its both ends.
Park, Jong-Myeong;Kim, Yeong-Rae;Kim, Sung-Dong;Kim, Jae-Won;Park, Young-Bae
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.19
no.1
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pp.39-45
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2012
Three-dimensional integrated circuit(3D IC) technology has become increasingly important due to the demand for high system performance and functionality. In this work, BOE and HF wet etching of Cu line surfaces after CMP were conducted for Cu-Cu pattern direct bonding. Step height of Cu and $SiO_2$ as well as Cu dishing after Cu CMP were analyzed by the 3D-Profiler. Step height increased and Cu dishing decreased with increasing BOE and HF wet etching times. XPS analysis of Cu surface revealed that Cu surface oxide layer was partially removed by BOE and HF wet etching treatment. BOE treatment showed not only the effective $SiO_2$ etching but also reduced dishing and Cu surface oxide rather than HF treatment, which can be used as an meaningful process data for reliable Cu-Cu pattern bonding characteristics.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.188-188
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2011
Recently, scaling down of ULSI (Ultra Large Scale Integration) circuit of CMOS (Complementary Meta Oxide Semiconductor) based electronic devices, the electronic devices, become much faster and smaller size that are promising property of semiconductor market. However, very narrow interconnect line width has some disadvantages. Deposition of conformal and thin barrier is not easy. And metallization process needs deposition of diffusion barrier and glue layer for EP/ELP deposition. Thus, there is not enough space for copper filling process. In order to get over these negative effects, simple process of copper metallization is important. In this study, Cu-V alloy layer was deposited using of DC/RF magnetron sputter deposition system. Cu-V alloy film was deposited on the plane SiO2/Si bi-layer substrate with smooth surface. Cu-V film's thickness was about 50 nm. Cu-V alloy film deposited at $150^{\circ}C$. XRD, AFM, Hall measurement system, and AES were used to analyze this work. For the barrier formation, annealing temperature was 300, 400, $500^{\circ}C$ (1 hour). Barrier thermal stability was tested by I-V(leakage current) and XRD analysis after 300, 500, $700^{\circ}C$ (12 hour) annealing. With this research, over $500^{\circ}C$ annealed barrier has large leakage current. However vanadium-based diffusion barrier annealed at $400^{\circ}C$ has good thermal stability. Therefore thermal stability of vanadium-based diffusion barrier is desirable for copper interconnection.
The smaller size and higher integration of advanced electronic package systems result in severe electrochemical reliability issues in microelectronic packaging due to higher electric field under high temperature and humidity conditions. Under these harsh conditions, electronic components respond to applied voltages by electrochemical ionization of metal and the formation of a filament, which leads to short-circuit failure of an electronic component, which is termed electrochemical migration. This work aims to evaluate electrochemical migration susceptibility of the pure Sn, Sn-3.5Ag, Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloys in $Na_{2}SO_{4}$. The water drop test was performed to understand the failure mechanism in a pad patterned solder alloy. The polarization test and anodic dissolution test were performed, and ionic species and concentration were analyzed. Ag and Cu additions increased the time to failure of Pb-free solder in 0.001 wt% $Na_{2}SO_{4}$ solution at room temperature and the dendrite was mainly composed of Sn regardless of the solders. In the case of SnAg solders, when Ag and Cu added to the solders, Ag and Cu improved the passivation behavior and pitting corrosion resistance and formed inert intermetallic compounds and thus the dissolution of Ag and Cu was suppressed; only Sn was dissolved. If ionic species is mainly Sn ion, dissolution content than cathodic deposition efficiency will affect the composition of the dendrite. Therefore, Ag and Cu additions improve the electrochemical migration resistance of SnAg and SnAgCu solders.
In this study, three solders, Sn-37Pb, Sn-3.5Ag, and Sn-3.8Ag-0.7Cu were screen printed on both electroless Ni/Au and OSP metal finished micro-via PCBs (Printed Circuit Boards). The interfacial reaction between PCB metal pad finish materials and solder materials, and its effects on the solder bump joint mechanical reliability were investigated. The lead free solders formed a large amount of intermetallic compounds (IMC) than Sn-37Pb on both electroless Ni/Au and OSP (Organic Solderabilty Preservatives) finished PCBs during solder reflows because of the higher Sn content and higher reflow temperature. For OSP finish, scallop-like $Cu_{6}$ /$Sn_{5}$ and planar $Cu_3$Sn intermetallic compounds (IMC) were formed, and fracture occurred 100% within the solder regardless of reflow numbers and solder materials. Bump shear strength of lead free solders showed higher value than that of Sn-37Pb solder, because lead free solders are usually harder than eutectic Sn-37Pb solder. For Ni/Au finish, polygonal shaped $Ni_3$$Sn_4$ IMC and P-rich Ni layer were formed, and a brittle fracture at the Ni-Sn IMC layer or the interface between Ni-Sn intermetallic and P-rich Ni layer was observed after several reflows. Therefore, bump shear strength values of the Ni/Au finish are relatively lower than those of OSP finish. Especially, spalled IMCs at Sn-3.5Ag interface was observed after several reflow times. And, for the Sn-3.8Ag-0.7Cu solder case, the ternary Sn-Ni-Cu IMCs were observed. As a result, it was found that OSP finished PCB was a better choice for solders on PCB in terms of flip chip mechanical reliability.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.5
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pp.113-118
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2008
We have developed an integrated giant magneto resistance using not only circuit but also integrating technique with semiconductor for automobile application. It has four elements used for giant magneto resistance sensor. Ni-Fe/Cu multi layers were prepared on a glass substrate by magnetron sputtering. The dependence of magneto resistance on the thickness of the Ni-Fe and Cu layers was investigated. The MR ratio showed a saturated a peak at Cu layer $10{\AA}$, Ni-Fe layer $50{\AA}$, where the MR ratio is about 8.7% at room temperature. By means of Ni-Fe multi film and specific integrating technique, these new giant magneto resistance sensor showed excellent resistance characteristics.
In order to manufacture copper ultra fine wire used for bonding wire in integrated circuit package, continuous casting process, which can produce high purity copper rod with small cross section, and wiredrawing process have to be optimized to prevent wire brakeage during entire manufacturing process of fine wire. The optimum condition for producing copper rod with mirror surface has to established by investigation of the effects of several parameters such as withdrawal speed, superheat and rod diameter on grain morphology of the cast rod and on its drawing characteristics to fine wire. The purpose of this study is to propose the optimized process parameters in continuous casting process in order to produce cast rod without internal defects, and to predict microstructure orientation suitable for wire drawing process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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