• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.499-502
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• 2005

A process map has been developed, which can identify the process conditions for weak mechanical bonding at the contact surface during the direct extrusion of a Cu-Ti bimetal bar. Bonding mechanism between Cu and Ti was assumed as a cold pressure welding. Then, the plastic deformation at the contact zone causes mechanical bonding and a new bonding criterion for pressure welding was developed as a function of the principal stretch ratio and normal pressure at the contact surface by analyzing micro local extrusion at the contact zone. Finite element analyses for extrusion of Cu-Ti bimetal bars were performed for various process conditions. The deformation history at the contact surface was traced and the proposed new bonding criterion was applied to predict whether the mechanical bonding at the Cu-Ti contact surface happens. Finally, a process map for the extrusion of Cu-Ti bimetal bar is suggested.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권1호
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• pp.17-24
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• 2020

As an interconnect scaling faces a technical bottleneck, the device stacking technologies have been developed for miniaturization, low cost and high performance. To manufacture a stacked device structure, a vertical interconnect becomes a key process to enable signal and power integrities. Most bonding materials used in stacked structures are currently solder or Cu pillar with Sn cap, but copper is emerging as the most important bonding material due to fine-pitch patternability and high electrical performance. Copper bonding has advantages such as CMOS compatible process, high electrical and thermal conductivities, and excellent mechanical integrity, but it has major disadvantages of high bonding temperature, quick oxidation, and planarization requirement. There are many copper bonding processes such as dielectric bonding, copper direct bonding, copper-oxide hybrid bonding, copper-polymer hybrid bonding, etc.. As copper bonding evolves, copper-oxide hybrid bonding is considered as the most promising bonding process for vertically stacked device structure. This paper reviews current research trends of copper bonding focusing on the key process of Cu-SiO₂ hybrid bonding.

• Advances in Computational Design
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• 제4권1호
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• pp.33-41
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• 2019

In this study, 2-mm Al/Cu bimetallic laminates were produced using asymmetric roll bonding (RB) process. The asymmetric RB process was carried out with thickness reduction ratios of 10%, 20% and 30% and mismatch rolling speeds 1:1, 1:1.1 and 1:1.2, separately. For various experimental conditions, finite element simulation was used to model the deformation of bimetallic Al/Cu laminates. Specific attention was focused on the bonding strength and bonding quality of the interface between Al and Cu layers in the simulation and experiment. The optimization of mismatch rolling speed ratios was obtained for the improvement of the bond strength of bimetallic laminates during the asymmetric RB process. During the finite element simulation, the plastic strain of samples was found to reach the maximum value with a high quality bond for the samples produced with mismatch rolling speed 1:1.2. Moreover, the peeling surfaces of samples around the interface of laminates after the peeling test were studied to investigate the bonding quality by scanning electron microscopy.

• 소성∙가공
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• 제6권2호
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• pp.136-144
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• 1997

(Ag-10%Ni)/Cu clad metals for electric contact switch were fabricated by cold-roll bonding process. 2 or 3 passes of cold-rolling was carried out for each process to investigate the effect of the rolling passes on the bonding property. The effect of the annealing temperature of copper before the cold-roll bonding on the bond strength was also studied. The specimen bonded with copper annealed below 30$0^{\circ}C$ before roll bonding showed good bond strength. This is because high stored energy in copper promoted the short range diffusion and the grain refinement of copper by the static recrystallization increased the degree of the interfacial coherency. The maximum peel strength of clad metals bonded with Cu annealed below 30$0^{\circ}C$ was 120N.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.29-37
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• 2021

3 차원 패키징을 위한 저온 Cu-Cu직접 접합부의 계면접착에너지를 향상시키기 위해 Cu박막 표면에 대한 Ar/N₂ 2단계 플라즈마 처리 전, 후 Cu표면 및 접합계면에 대한 화학결합을 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 정량화한 결과, 2단계 플라즈마 처리로 인해 Cu표면에 Cu₄N이 형성되어 Cu산화를 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 2단계 플라즈마 처리하지 않은 Cu-Cu시편은 표면 산화막의 영향으로 접합이 제대로 되지 않았으나 2단계 플라즈마 처리한 시편은 효과적인 표면 산화방지효과로 인해 양호한 Cu-Cu접합을 형성하였다. Cu-Cu직접접합 계면의 정량적 계면접착에너지를 double cantilever beam 시험방법 및 4점 굽힘(4-point bending, 4-PB) 시험방법을 통해 비교한 결과, 각각 1.63±0.24, 2.33±0.67 J/m²으로 4-PB 시험의 계면접착에너지가 더 크게 측정되었다. 이는 계면파괴역학의 위상각(phase angle)에 따른 계면접착에너지 증가 거동으로 설명할 수 있는데 즉, 4-PB의 계면균열선단 전단응력성분 증가로 인한 계면거칠기의 효과에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국주조공학회지
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• 제13권1호
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• pp.42-49
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• 1993

Conventional manufacturing process for cast iron-babbitt metal composite is complicate and bimetallic bonding by centrifugal casting is also difficult because their melting point is largely different and nonmetallic inclusion exists on outer shell. This study is aiming to simplify multistage process by adding Cu-powder as insert metals during cast iron solidification. The variables on fabrication of composite pipe are mold rotating speed and inner surface temperature of outer metal. The optimum temperature range for fusion bonding between cast iron and Cu-layer was $1100^{\circ}C-1140^{\circ}C$ in case of mold rotating speed was 700rpm. When the inner surface of Cu-layer was at $900^{\circ}C$, the value of interfacial hardness between Cu-layer and babbitt metal were higher than Cu-matrix by forming diffusion layer, interfacial products between Cu-layer and babbitt metal are proved to be $Cu_6Sn_5({\eta})$by XRD.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권11호
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• pp.1000-1007
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• 2001

진공관형 태양열 집열기에서는 열관(heat pipe)과 붕규산염 유리관의 안정된 접합이 이를 장시간 사용하는데 매우 중요하다. 구리와 유리는 그 물리.화학적 성질에 큰 차이가 있어 접합하기가 어려움으로 구리관 표면에 유리와 화학적 결합이 용이한 산화막을 생성시켜 접합하도록 구리의 산화상태, 접합계면 및 접합강도를 XRD, SEM, EDS 및 인정시험기로 측정하였다. 순수 구리는 $600^{\circ}C$ 이하로 열처리하였을 때 Cu$_2$O 산화막을 생성하였으나 그 이상의 온도에서는 CuO 산화막을 형성하였으며 후자의 산화막은 구리와의 접합력이 매우 불량하였다. 그러나 붕사로 표면 처리를 하였을 경우에는 80$0^{\circ}C$에서도 Cu$_2$O 산화막 만이 발견되었다. Cu$_2$O 산화막을 생성시킨 구리관과 붕규산염 유리관을 Housekeeper법으로 접합하였을 경우 354.4N의 접합강도를 얻을 수 있었으며 열충격 저항성도 매우 뛰어났다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제8권3호
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• pp.31-38
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• 1990

The bonding mechanism and bond strength were investigated for the cold pressure welding of Al to Al, Cu to Cu and Al to Cu by upsetting. A phenomenon of bonding betweenthe metallic components has been observed by a scanning electron microscope and metallurgical microscope. A modified equation for bond strength with respect to the reduction of height shows reasonably a good agreement with the experimental data. When the values of the hardening factor and threshold deformation for the given materials could be determined, the theoretical bond strength can be calculated.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권3호
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• pp.9-15
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• 2021

최근 반도체 소자의 소형화는 물리적 한계에 봉착했으며, 이를 극복하기 위한 방법 중 하나로 반도체 소자를 수직으로 쌓는 3D 패키징이 활발하게 개발되었다. 3D 패키징은 TSV, 웨이퍼 연삭, 본딩의 단위공정이 필요하며, 성능향상과 미세피치를 위해서 구리 본딩이 매우 중요하게 대두되고 있다. 본 연구에서는 대기중에서의 구리 표면의 산화방지와 저온 구리 본딩에 티타늄 나노 박막이 미치는 영향을 조사하였다. 상온과 200℃ 사이의 낮은 온도 범위에서 티타늄이 구리로 확산되는 속도가 구리가 티타늄으로 확산되는 속도보다 빠르게 나타났고, 이는 티타늄 나노 박막이 저온 구리 본딩에 효과적임을 보여준다. 12 nm 티타늄 박막은 구리 표면 위에 균일하게 증착되었고, 표면거칠기(R_q)를 4.1 nm에서 3.2 nm로 낮추었다. 티타늄 나노 박막을 이용한 구리 본딩은 200℃에서 1 시간 동안 진행하였고, 이후 동일한 온도와 시간 동안 열처리를 하였다. 본딩 이후 측정된 평균 전단강도는 13.2 MPa이었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권1호
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• pp.55-62
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• 2023

본 연구에서는 서로 다른 Pore per inch (PPI, 1 inch 당 pore의 수)를 갖는 Ni-foam 사이에 Sn-3.0Ag-0.5Cu(wt.%, SAC305) 솔더 침지 공정을 수행하여 Ni-foam/SAC305 복합 솔더를 제조한 후, 이를 천이액상 확산 접합(Transient liquid Phase bonding, TLP bonding) 공정에 적용하여 형성된 접합부의 미세구조 분석 및 기계적 특성 평가가 수행되었다. 제조된 Ni-foam/SAC305 복합 솔더 프리폼 (Solder preform)은 Ni-foam 및 SAC305로 구성되었으며, Ni-foam 계면에는 (Ni,Cu)₃Sn₄ 조성의 금속간 화합물이 형성되었다. TLP 접합 공정 수행 시, Ni-foam 계면의 금속간 화합물은 (Ni,Cu)₃Sn₄+Au로 변환 되었으며, 접합 시간이 증가할수록 Ni-foam과 SAC305가 지속적으로 반응하면서 접합부는 금속간 화합물로 변환되었다. 130 PPI Ni-foam/SAC305 복합 솔더 접합부가 가장 빠른 속도로 금속간 화합물로 변화되는 것을 확인하였다. 기계적 특성에 미치는 Ni-foam의 영향을 확인하기 위해 전단 시험 수행 결과, TLP 접합 초기에 모든 조건의 솔더 접합부는 50 MPa 이상의 우수한 기계적 특성을 나타내었으며, 접합 시간이 증가할수록 전단 강도는 증가하는 경향을 나타내었다.