• 제목/요약/키워드: Cu-Cu 접합

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초음파를 이용한 Sn-3.5Ag 플립칩 접합부의 신뢰성 평가 - Si웨이퍼와 Sn-3.5Ag 솔더의 접합 계면 특성 연구 (Flip Chip Solder Joint Reliability of Sn-3.5Ag Solder Using Ultrasonic Bonding - Study of the interface between Si-wafer and Sn-3.5Ag solder)

  • 김정모;김숙환;정재필
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제13권1호통권38호
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    • pp.23-29
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    • 2006
  • Si-웨이퍼와 FR-4 기판을 상온에서 초음파 접합한 후, 접합부의 신뢰성을 평가하였다. Si-웨이퍼 상의 UBM(Under Bump Metallization)은 위에서부터 Cu/ Ni/ Al을 각각 $0.4{\mu}m,\;0.4{\mu}m,\;0.3{\mu}m$의 두께로 전자빔으로 증착하였다. FR-4 기판위의 패드는 위에서부터 Au/ Ni/ Cu를 각각 $0.05{\mu}m,\;5{\mu}m,\;18{\mu}m$의 두께로 전해 도금하여 형성하였다. 접합용 솔도로는 Sn-3.5wt%Ag을 두께 $100{\mu}m$으로 압연하여 사용하였다. 시편의 초음파 접합을 위하여 초음파 접합 시간을 0.5초에서 3.0초까지 0.5초 단위로 증가시키면서 상온에서 접합하였으며, 이 때 출력은 1,400W로 하였다. 실험 결과, 상온 초음파 접합법에 의해 신뢰성 있는 'Si-웨이퍼/솔더/FR-4기판' 접합부를 얻을 수 있었다. 접합부의 전단 강도는 접합 시간에 따라 증가하여 접합 시간 2.5초에서 65N으로 가장 높게 측정되었다. 이 후 접합 시간 3.0초에서는 전단 강도가 34N으로 감소하였는데, 이는 초음파 접합시간이 과도해지면서 Si-웨이퍼와 솔더 사이의 계면을 따라 균열이 발생되었기 때문으로 판단된다. 초음파 접합에 의해 Si-웨이퍼와 솔더 사이에서 생성된 금속간 화합물은 ($(Cu,Ni)_{6}Sn_{5}$)으로 확인되었다.

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Cu-Ti삽입금속을 이용한 $Al_2$$O_3$-STS304접합체 계면조직에 관한 연구 (A Study on the joining of $Al_2$$O_3$ to STS304 with using Cu-Ti Insert metal)

  • 김병무;신순범;강정윤;이상래
    • 한국재료학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.33-42
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    • 1993
  • 세라믹스를 공업분야에 응용범위를 확대하기 위한 최선의 수단으로 금속과의 복합화를 들수 있다. 금속과 복합화하는 방법중에서 세라믹스/금속접합은 부품의 제조등에 이용될 수 있는 수단으로 많은 연구가 행하여져서 이미 몇몇 부품에 대해서는 실용화가 되고 있고 현재에도 활발히 연구가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 여러가지 접합법중에서도 비교적 공정이 간편한 활성 브레이징법을 이용해 $Al_2$$O_3$ 와 304 스테인레스강을 접합하였으며 이때 삽입금속으로는 Cu-Ti합금을 사용하였고 접합온도 및 접합시간 범위는 각각 110$0^{\circ}C$-120$0^{\circ}C$, 0.5h-1.5h, 그리고 브레이징로 내의 분위기는 $10^{-3}$-$10^{-4}$ torr로 유지하였다. 접합후 접합부 조직에 대한 접합조건의 영향을 검토하고 반응생성물을 EDX, WDX 및 XRD을 이용해 분석하였으며 반응층형성을 위한 계면화학반응을 고찰하였다. 그 결과 알루미나와 삽입금속의 계면에서 접합을 유도하는 반응층은 T$i_2$$O_3$임을 확인할 수 있었다.

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Sn-3.5Ag/Cu의 계면반응 및 접합특성 (The Interfacial Reaction and Joint Properties of Sn-3.5Ag/Cu)

  • 정명준;이경구;이도재
    • 한국재료학회지
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    • 제9권7호
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    • pp.747-752
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    • 1999
  • Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-lZn Eoa납과 Cu기판과의 계면반응 및 접합특성에 관하여 검토하였다. Eoa납과 Cu기판이 접합된 시편은 $100^{\circ}C$$160^{\circ}C$에서 60일간 열처리하였으며, 전단하중을 가하여 강도를 측정하였다. $150^{\circ}C$에서 열처리에 따른 계면반응층의 두게는 Sn-3.5Ag/Cu계면이 Sn-3.5A9-IZn/Cu계면보다 빠르게 성장하였으며, 반응생성물 성장은$ t_{1/2}$에 비례하여 체적 확산 경향을 나타냈다. 계면 반응생성물은 Sn-3.5Ag/Cu계면의 경우 $Cu_{6}Sn_{5}$상이 형성되었고, $Ag_3Sn$상은 반응층 내부 및 반응층과 땜납의 계면에 석출하였으며, Zn을 첨가한 경우에는 계면에 $Cu_{6}Sn_{5}$ 상과 함께 $Cu_{5}Zn_{8}$상이 형성되었다. 땜납/기판의 전단강도는 Sn-3.5Ag합금에 Zn을 1% 첨가하면 증가하였으며, 열처리를 한 경우에는 감소하였다.

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Sn-3.5Ag/Alloy42 리드프레임 땜납접합의 미세조직과 접합특성에 관한 연구 (A Study on the Microstructure and Adhesion Properties of Sn-3.5Ag/Alloy42 Lead-Frame Solder Joint)

  • 김시중;배규식
    • 한국재료학회지
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    • 제9권9호
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    • pp.926-931
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    • 1999
  • Sn-3.5g 무연합금을 Cu 및 Alloy42 리드프레임에 납땜접합 (solder joint)하고 미세조직, 젖음성, 전단강도, 시효 효과를 측정하여 비교하였다. Cu의 경우, 땜납의 Sn기지상안에 Ag(sub)3Sn과 Cu(sub)6Sn(sub)5상이, 그리고 땜납/리드프레임의 경계면에는 $1~2\mu\textrm{m}$ 두께의 Cu(sub)6Sn(sub)5 상이 형성되었다. Alloy42의 경우, 기지상내에 낮은 밀도의 $Ag_3Sn$상만이, 그리고 계면에는 $0.5~1.5\mu\textrm{m}$ 두께의 $FeSn_2$이 형성되었다. 한편, Cu에 비해 Alloy42 리드프레임에서 퍼짐면적은 크고 접촉각은 작아 더 우수한 젖음성을 나타내었으나, 전단강도는 35%, 연산율은 75%로 낮았다. $180^{\circ}C$에서 1주일간 시효처리 후, Cu 리드프레임에는 계면 $\eta-Cu_6Sn_5$ 층외에 $\xi-Cu_3Sn$층이 성장하였고, Alloy42 리드프레임에는 기지상내에 $Ag_3Sn$이 구형으로 조대하게 성장하였고, 계면에는$FeSn_2$층만이 약 $1.5\mu\textrm{m}$로 성장하였다.

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Al/Cu 마찰용접부의 파단분석 (Failure analyses of friction welded Al/Cu joints)

  • 박재현;권영각;장래웅
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제12권1호
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    • pp.80-93
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    • 1994
  • The microstructure and fractography of the friction welded joint of Al to Cu have been investigated in order to understand the formation of intermetallic compounds and their effects on the failure in tensile test of the joint. The variation of welding pressure did not affect significantly the tensile strength of joint. However, the tensile strength of joint decreaed as welding time increased. The thickness of reaction layers of welded joints was several micro-meters and mainly composed of intermetallic compounds of $CuAl_2$, $Cu_9Al_4$ and Al+$CuAl_2$. The thickness of $CuAl_2$, $Cu_9Al_4$ was increased with welding time. However, $CuAl_2$ was gradually changed to $Cu_9Al_4$ which caused the decrease of tensile strength . Even though the morphology of fractured surfaces depended upon the welding time, the failure occurred along $CuAl_2$ intermetallic compound itself or between $CuAl_2$ and $Cu_9Al_4$ in most cases.

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ʼn-BGA에서 Sn-Ag-Cu 솔더의 도금층에 따른 솔더링성 연구 (A Study on Solderability of Sn-Ag-Cu Solder with Plated Layers in ʼn-BGA)

  • 신규식;정석원;정재필
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제20권6호
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    • pp.59-59
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    • 2002
  • Sn-Ag-Cu solder is known as most competitive in many kinds of Pb-free solders. In this study, effects of solderability with plated layers such as Cu, Cu/Sn, Cu/Ni and Cu/Ni/Au were investigated. Sn-3.5Ag-0.7Cu solder balls were reflowed in commercial reflow machine (peak temp. : 250℃ and conveyer speed : 0.6m/min). In wetting test, immersion speed was 5mm/sec., immersion time 5sec., immersion depth 4mm and temperature of solder bath was 250℃. Wettability of Sn-3.5Ag-0.7Cu on Cu, Cu/Sn (5㎛), Cu/Ni (5㎛), and Cu/Ni/Au (5㎛/500Å) layers was investigated. Cu/Ni/Au layer had the best wettability as zero cross time and equilibrium force, and the measured values were 0.93 sec and 7mN, respectively. Surface tension of Sn-3.5Ag-0.7Cu solder turmed out to be 0.52N/m. The thickness of IMC is reduced in the order of Cu, Cu/Sn, Cu/Mi and Cu/Ni/Au coated layer. Shear strength of Cu/Ni, Cu/Sn and Cu was around 560gf but Cu/Ni/Au was 370gf.

$\mu-BGA$에서 Sn-Ag-Cu 솔더의 도금층에 따른 솔더링성 연구 (A Study on Solderability of Sn-Ag-Cu Solder with Plated Layers in $\mu-BGA$)

  • 신규식;정석원;정재필
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제20권6호
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    • pp.783-788
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    • 2002
  • Sn-Ag-Cu solder is known as most competitive in many kinds of Pb-free solders. In this study, effects of solderability with plated layers such as Cu, Cu/Sn, Cu/Ni and Cu/Ni/Au were investigated. Sn-3.5Ag-0.7Cu solder balls were reflowed in commercial reflow machine (peak temp.:$250^{\circ}C$and conveyer speed:0.6m/min). In wetting test, immersion speed was 5mm/sec., immersion time 5sec., immersion depth 4mm and temperature of solder bath was $250^{\circ}C$. Wettability of Sn-3.5Ag-0.7Cu on Cu, Cu/Sn ($5\mu\textrm{m}$), Cu/Ni ($5\mu\textrm{m}$), and Cu/Ni/Au ($5\mu\textrm{m}/500{\AA}$) layers was investigated. Cu/Ni/Au layer had the best wettability as zero cross time and equilibrium force, and the measured values were 0.93 sec and 7mN, respectively. Surface tension of Sn-3.5Ag-0.7Cu solder turmed out to be 0.52N/m. The thickness of IMC is reduced in the order of Cu, Cu/Sn, Cu/Mi and Cu/Ni/Au coated layer. Shear strength of Cu/Ni, Cu/Sn and Cu was around 560gf but Cu/Ni/Au was 370gf.

싱글모드 파이버 레이저를 이용한 SUS304와 Cu의 고속 겹치기 용접에서 접합부 및 인장시험 파단부의 특성에 관한 연구 (A Study on the Characteristic of Weld Joint and Tensile Fracture of SUS304 and Cu High-Speed Dissimilar Lap Welds by Single Mode Fiber Laser)

  • 이수진;김종도;카타야마 세이지
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제32권6호
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    • pp.56-63
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    • 2014
  • To develop and understand dissimilar metals joining of Stainless steel and Copper, ultra-high speed laser lap welding was studied using single mode fiber laser in this study. SUS304 and Cu have large differences in materials properties, and Cu and Fe have no intermetallic compounds by typical binary phase of Cu and Fe system. In this study, ultra-high speed lap welds of SUS304 and Cu dissimilar metals using single-mode fiber laser was generated, and weldability of the weld fusion zone was evaluated using a tensile shear test. To understand the phenomenon of tensile shear load, weld fusion zone of interface weld area and fracture parts after tensile shear test were observed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis system. And it was confirmed that Cu was easily melting and penetrating in the grain boundaries of SUS304 because of low melting temperature. And high thermal conductivity of copper occurred dissipate heat energy rapidly. These properties cause the solidification cracking in weld zone.

동-텅스텐 소결합금(Cu-W)과 동(Cu)의 마찰용접에서 마찰압력이 접합강도와 파단특성에 미치는 영향 (Effects of Friction Pressure on Bonding Strength and a Characteristic of Fracture in Friction Welding of Cu to Cu-W Sintered Alloy)

  • 강성보;민택기
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제15권4호
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    • pp.90-98
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    • 1997
  • A copper-tungsten sintered alloy(Cu-W) has been friction welded to a tough pitch copper in order to investigate the effect of friction pressure on bonding strength and a charicteristic of fracture. The tensile strength of the friction welded joint was increased up to 90% of the Cu base metal under the condition of friction time 1.2 sec, friction pressure 4.5kgf/$\textrm{mm}^2$ and upset pressure 10kgf/$\textrm{mm}^2$. From the results of fracture surface analysis, the increase of friction pressure could remarkably decrease the force and the time to be normally acted on weld interface. The W particles which were included in the plastic zone of Cu side could induce fracture adjacent to the weld interface because their existance in Cu induces a decrease in available section area and an increase in notch effect. Therefore, the tensile strength was decreased at high friction pressure (6kgf/$\textrm{mm}^2$) because the destruction of W was increased by an increase in mechanical force and crack was formed at weld interface.

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