Lee, Sang Hee;Rehman, Atteq ur;Shin, Eun Gu;Lee, Doo Won;Lee, Soo Hong
Journal of the Optical Society of Korea
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제19권3호
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pp.217-221
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2015
Developing a metallization that has low cost and high efficiency is essential in solar-cell industries, to replace expensive silver-based metallization. Ni/Cu two-step metallization is one way to reduce the cost of solar cells, because the price of copper is about 100 times less than that of silver. Alkaline electroless plating was used for depositing nickel seed layers on the front electrode area. Prior to the nickel deposition process, 2% HF solution was used to remove native oxide, which disturbs uniform nickel plating. In the subsequent step, a nickel sintering process was carried out in $N_2$ gas atmosphere; however, copper was plated by light-induced plating (LIP). Plated nickel has different properties under different bath conditions because nickel electroless plating is a completely chemical process. In this paper, plating bath conditions such as pH and temperature were varied, and the metal layer's structure was analyzed to investigate the adhesion of Ni/Cu metallization. Average adhesion values in the range of 0.2-0.49 N/mm were achieved for samples with no nickel sintering process.
본 연구에서는 미세피치 패키지 적용을 위한 기초 실험으로 thin ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) 도금층을 형성하여 솔더링 특성을 평가하였다. 먼저, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 솔더합금에 대한 thin ENEPIG 도금층의 젖음 특성이 평가되었으며, 순차적인 솔더와의 반응에 대한 계면반응 및 솔더볼 접합 후 고속 전단 시험을 통한 접합부 기계적 신뢰성이 평가되었다. 젖음성 시험에서 침지 시간이 증가함에 따라 최대 젖음력은 증가하였으며, 5초의 침지 시간 이후에는 최대 젖음력이 일정하게 유지되었다. 초기 계면 반응 동안에는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$ 금속간화합물과 P-rich Ni 층이 SAC305/ENEPIG 계면에서 관찰되었다. 연장된 계면반응 후에는 P-rich Ni 층이 파괴 되었으며, 파괴된 P-rich Ni 층 아래에는 $(Cu,Ni)_3Sn$ 금속간화합물이 생성되었다. 고속 전단 시험의 경우, 전단속도가 증가함에 따라 취성 파괴율이 증가하였다.
솔더조인트의 신뢰성에는 인쇄회로기판의 표면처리 특성이 많은 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 ENEPIG 표면처리에서 Sn-4.0wt%Ag-0.5wt%Cu (SAC405) 솔더와 Pd 촉매 처리 시간에 따른 high speed shear 에너지 및 파괴 모드를 연구하였다. 또한 Pd 촉매 처리 시간과 무전해 Ni-P 도금의 표면 거칠기 (Ra)와의 관계를 규명하였다. Pd 촉매 처리 시간이 길어질수록 Ni-P nodule의 면적은 넓어지고, Ni-P 도금의 표면 거칠기 (Ra)는 감소한다. 이러한 영향으로 질산 기상 처리한 시편의 high speed shear 평가후 quasi-brittle과 brittle 모드의 점유율은 감소한다. 이는 Pd 촉매 처리 시간의 증가가 SAC405 솔더조인트의 신뢰도를 향상시키는 역할을 한다는 것을 나타낸다.
Ni-P 도금 피막층에 W를 함유시켜 고내식성을 목적으로 하는 Ni-W-P 도금에 대하여 연구 하였다. 도금액 조건의 최적화 및 도금온도와 pH 등이 가 피막특성에 미치는 영향을 조사하여 피막 크랙이 발생하지 않고 내식성 및 내마모성이 우수한 무전해 Ni-W-P 도금 공정을 확립하였다.
최근 SIP (System in Packaging) 기술은 고주파(5G 이상) 통신 및 미세 피치 회로 특성을 만족해야 한다. 기존 ENIG (Electroless Ni/Immersion Au Plating) 표면처리는 전송 손실이 증가하여 고주파에 적합하지 않으므로, 니켈 도금층이 없어도 패턴 및 패드의 신뢰성 수준을 만족시킬 수 있는 표면 처리 기술이 검토되고 있다. 본 논문에서는 고주파 통신 대응을 위한 Ni-less 표면처리기술과 소재에 따른 주파수 특성 등에 대한 연구 동향을 조사하였다.
The effect of metal turnover (MTO) of electroless Ni plating bath on the brittle fracture behavior of electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG)/Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu(SAC305) solder joint was evaluated in this study. The MTOs of the electroless Ni for the ENEPIG surface finish were 0 and 3. As the MTO increased, the interfacial IMC thickness increased. The brittle fracture behavior of the ENEPIG/SAC305 solder joint was evaluated with high speed shear (HSS) test. The HSS strength decreased with increasing the MTO of the electroless Ni bath. The brittle fracture increased with increasing the shear speed of the HSS test. The percentage of the brittle fracture for the 3 MTO sample was much higher than that for the 0 MTO sample.
본 연구에서는 무전해 니켈 도금 시간을 달리하여 제조한 자동차 시트용 탄소섬유 발열체의 발열 및 전기적 특성에 관하여 고찰하였다. 무전해 니켈 도금된 탄소섬유의 비저항 및 비열은 4-point probe method 및 differential scanning calorimetry (DSC)를 이용하여 분석하였으며, 표면 형상 및 표면 온도는 scanning electron microscope (SEM) 및 열화상 카메라를 이용하여 관찰하였다. 실험 결과, 도금시간의 증가에 따라 니켈 도금 두께 및 표면 온도는 증가하였으며, 반면에 비열 및 비저항은 도금시간이 증가함에 따라 감소하였다. 결과적으로 무전해 니켈 도금은 자동차 시트용 탄소섬유 발열체의 저항 발열 및 전기적 특성을 크게 향상시키는 것으로 판단된다.
The properties of the electroless nickel deposit mainly depends on the pH of the bath, the plating temperature, and the molar ratio of nickel to hypophosphite but they are also affected by its formulation and concentration of complexing and buffering agents. According to changeing the concentration of triethanolamine and boric acid, phosphorous contents, microsturcture, crystalline, hardness and wear resistance of deposits obtained from ammoniacal alkaline bath were investigated by EPMA, differential thermal analyser, X-ray diffractometer and wear tester. The results are as follows; (1) Increasing concentration of triethanolamine in the bath, the deposits is slightly inclined to increase its phosphorous content(3.7% P). (2) In the as-plated state, the deposits are not crystallized state but they are thermally unstable phase, and they are crystallized with precipitating $Ni_3P$ at 400$^{\circ}C$. (3) The deposit containing 2.3% P has higher hardness value in the as plated and heat treated state at below 300$^{\circ}C$ than those of 3.7% phosphorous deposit (1090Hk). But in the case of heat treating at 400$^{\circ}C$, the former has lower hardness value (1000Hk) than the latter and has remarkably Ni(III) orientation by heat treatment. (4) The 3.7% phosphorous deposit heat treated at 400$^{\circ}C$ has better wear resistance than hard chromium plating.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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