• Journal of dental hygiene science
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• v.9 no.4
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• pp.405-412
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• 2009

The purpose of this study investigated the effect of Au coating on adhesion between porcelain matrix and metal substructure interface. Titanium, Ni-Cr alloy and Co-Cr alloy are well known as proper metal for the dental restorations. The success of a porcelain fused to metal (PFM) restoration depends upon the quality of the porcelain-metal bond. However, adhesion between dental alloys and porcelain is related to diffusion of oxygen during ceramic firing. The excessive oxidized layers make hard adhesion between dental alloy and ceramic. Ni-Cr and Co-Cr specimens were divided into test and a control group and Titanium specimens were divided into three test groups and a control group. Each group had 20 specimens. The adhesion characteristics of porcelain and metal with Au coating layer and without Au coating layer were observed with scanning electron microscopy(SEM). The adhesion was evaluated by a biaxial flexure test and volume fraction of adherent porcelain was determined by SEM/EDS analysis. Result of this study suggest that Au coating layer is effective barrier to diffuse oxide layer completely protect non-precious alloys from oxidation during the porcelain firing. The SEM photomicrographs of cross-section specimens showed a smooth interface between Au coating layer and metals and porcelain which suggested proper chemical bonding, and no gap, porosity were observed. The mode of failure was mainly adhesive for Ti tested specimens, but mixed failures with adhesive and cohesive were observed in Ni-Cr and Co-Cr specimens. The adhesion between non-precious metals and porcelain would not be improved by Au coating agent. However, It is suggested that the continuous study is required further investigation and development.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2002.05a
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• pp.98-103
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• 2002

BGA(Ball Grid Array) 패키지의 솔더볼 패드 중의 하나인 Au/Ni-Co/Cu 금속층 위에 Bi가 첨가된 Sn-3.5Ag-$\chi$Bi 솔더볼을 리플로우시켰다. 리플로우한 후 130 $^{\circ}C$에서 열처리함에 따른 계면상 및 솔더 내부의 상변화를 관찰하였다. 계면에는 (Ni,Co)$_3$Sn$_4$외에 (Au,Ni,Co,Bi)Sn$_4$가 생성되었음을 관찰할 수 있었고, 솔더 내부에는 (Au,Ni,Co,Bi)SH$_4$, Ag$_3$Sn, Bi 상이 혼재되어 있었다. Nano-indentation에 의한 경도 측정 결과, Bi 함량 증가에 따라 경도는 증가하였으나, 볼전단(Ball Shear) 테스트 결과는 Bi가 증가됨에 따라 오히려 볼전단 강도값이 감소하였다. 이는 파면 검사 결과, 파괴 경로가 주로 계면의 금속간 화합물과 솔더 사이에서 진행함에 기인한 것이다. 솔더 내부의 파괴 경로를 가진 2.5Bi가 가장 우수한 볼전단 강도값을 나타내었는데, 이는 솔더내의 Bi의 고용강화에 기인한 것으로 보인다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.5
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• pp.390-396
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• 1997

AIGaAs/InGaAs/GaAs high electron mobility transisters(HEMT)소자의 오믹 접합재료로 일반적으로 사용되고 있는 AuGeNi의 접합저항과 열적 안정성을 향상시키기 위한 새로운 접합재료에 대해 연구하였다. 이를 위해 sub/M$_{1}$Au-Ge/M$_{2}$Au의 구조에서 M$_{1}$을 Ni과 Pd, M$_{2}$를 Ni, Ti, Mo로 하였을 경우의 접합 재료에 대한 오믹 접합 특성의 변화를 조사하였다. 또한 일반 열처리로와 램프 히터를 이용한 고속 열처리에 따른 오믹 특성을 조사하였다. M$_{1}$을 Ni에서 Pd으로 대체하였을 경우 접합 저항은 약간 증가하였으며 접합 특성의 개선을 관찰되지 않았다. M$_{2}$를 Ni에서 Ti이나 Mo로 대치하였을 경우, 접합 저항은 감소하였고 열적 안정성과 접합 형상은 현저히 개선되었다. 특히 Ni/Au-Ge/Mo/Au의 접합재료는 급속 열처리에 의해 -0.1Ωmm의 극히 낮은 잡합 저항과 우수한 접합 형상을 갖는 것으로 조사되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1999.05a
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• pp.708-711
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• 1999

The Cu/Ni/Au lamellar structure is extensively used as an under bump metallization on silicon file, and on printed circuit board(PCB) pads. Ni is plated Cu by either electroless Ni plating, or electrolytic Ni plating. Unlike the electrolytic Ni plating, the electroless Ni plating does not deposit pure Ni, but a mixture of Ni and phosphorous, because hypophosphite Is used in the chemical reaction for reducing Ni ions. The fracture crack extended at the interface between solder balls of plastic ball grid (PBGA) package and conducting pads of PCB. The fracture is duets to segregation at the interface between Ni$_3$Sn$_4$intermetallic and Ni-P layer. The XPS diffraction results of Cu/Ni/Au results of CU/Ni/AU finishs showed that the Ni was amorphous with supersaturated P. The XPS and EDXA results of the fracture surface indicated that both of the fracture occurred on the transition lesion where Sn, P and Ni concentrations changed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.266-267
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• 2011

질화갈륨(GaN)은 높은 전자이동도 및 높은 항복전계를 가지며 낮은 온저항으로 인하여 에너지효율이 우수하기 때문에 고출력 전력소자 분야에서 많은 관심을 받고 있다. GaN을 이용한 고출력 전력소자의 경우 상용화 수준에 근접할 만한 기술적 진보가 있었으나, 페르미 레벨 고정(Fermi-level pinning) 현상, 소자의 누설전류 등 아직 해결되어야 할 문제를 갖고 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 위에 성장된 GaN 에피탁시를 활용한 고출력 전력소자의 누설전류를 억제시키기 위해 오믹 접합 중 Au의 상호확산을 억제하는 중간층 금속(Mo or Ni)을 변화시켰으며 오믹 열처리 온도에 따른 특성을 비교 연구하였다. $Cl_2$와 $BCl_3$를 이용하여 0.6 ${\mu}m$ 깊이의 메사 구조가 활성영역을 형성하였고, Si 도핑된 n-GaN 위에 Ti/Al/Mo/Au (20/100/25/200 nm) 와 Ti/Al/Ni/Au (20/100/25/200 nm) 오믹 접합을 각각 설계, 제작하였다. 오믹 열처리시의 GaN 표면오염을 방지하기 위해 $SiO_2$ 희생층을 증착하였다. 오믹 접합 형성을 위해 각 750$^{\circ}C$, 800$^{\circ}C$, 850$^{\circ}C$에서 30초간 열처리를 진행 하였으며, 이후 6 : 1 BOE 용액으로 $SiO_2$ 희생층을 제거하였다. 750, 800, 850$^{\circ}C$에서 Ti/Al/Mo/Au 구조의 오믹 접합 저항은 각 2.56, 2.34, 2.22 ${\Omega}$-mm 이었으며, Ti/Al/Ni/Au 구조의 오믹 접합 저항은 각 43.72, 2.64, 1.86 ${\Omega}$-mm이었다. Isolation 누설전류를 측정하기 위해서 두 개의 오믹 접합 사이에 메사 구조가 있는 테스트 구조를 제안하였다. Isolation 누설전류는 Ti/Al/Mo/Au 구조에서 두 오믹 접합 사이의 거리가 25 ${\mu}m$이고 100 V일 때 750, 800, 850 $^{\circ}C$의 열처리 온도에서 각 1.25 nA/${\mu}m$, 2.48 nA/${\mu}m$, 8.76 nA/${\mu}m$이었으며, Ti/Al/Ni/Au 구조에서는 각 1.58 nA/${\mu}m$, 2.13 nA/${\mu}m$, 96.36 nA/${\mu}m$이었다. 열처리 온도가 증가하며 오믹 접합 저항은 감소하였으나 isolation 누설전류는 증가하였다. 750$^{\circ}C$ 열처리에서 오믹 접합 저항은Ti/Al/Mo/Au 구조가 Ti/Al/Ni/Au 구조보다 약 17배 우수하였고, 850$^{\circ}C$ 고온의 열처리 경우 Ti/Al/Mo/Au 구조의 isolation 누설전류는 8.76 nA/${\mu}m$로 Ti/Al/Ni/Au의 누설전류 96.36 nA/${\mu}m$보다 약 11배 우수하였다. Ti/Al/Mo/Au가 Ti/Al/Ni/Au 보다 오믹 접합 저항과 isolation 누설전류 측면에서 전력용 GaN 소자에 적합함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.130-130
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• 2017

Au 합금 도금층은 내마모성 및 내식성이 우수하고 접촉저항이 낮기 때문에, 커넥터, 인쇄회로기판 등과 같은 전자부품의 접속단자부에 널리 적용되고 있다. 각 부품들을 효과적으로 전기적 신호를 통해 연결하기 위해서는 낮은 접촉저항이 요구되며, 이러한 Au 합금 도금층의 접촉저항은 합금 원소의 종류 및 함량, 용융 솔더와 전자부품을 고정시키는 표면실장공정에서 받는 theremal aging의 온도와 시간에 따라 변화된다. 현재 전자부품용 커넥터에 실시되고 있는 금 합금도금은 Au-0.3wt%Co합금, Au-0.2wt%Ni합금도금이 대부분 적용되고 있으며, 높은 순도(금 함유량 99.7wt%이상)로 인하여 금 사용량을 절감하기 어려운 실정이다. Sn은 Au와 높은 고용률을 갖는 합금을 형성하는 장점을 갖고 있기에 금 사용량 절감에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 Sn을 합금 원소로 사용하여 높은 Sn함량을 갖는 Au 합금 도금층을 제작하고, 무연솔더의 융점보다 더 높은 온도인 533K에서 thermal aging을 실시하여, Sn함량별로 thermal aging에 따른 접촉저항과 솔더퍼짐성의 변화를 기존의 Co, Ni합금과 비교 조사하였다. 또한, 표면분석을 통하여 Au-Sn합금 도금층의 접촉저항이 변화하는 요인에 대해서도 고찰하였다. 표면적 $0.2dm^2$의 순수 동 시편 위에 약 $2{\mu}m$두께의 Ni도금을 실시한 후 Sn 함량을 다르게 준비한 도금 용액(Au 6g/L, Sn 1~8g/L)을 사용하여 Au-Sn합금 도금을 실시하였다. Au-Sn합금 도금층은 전류밀도 0.5ASD, 온도 $40^{\circ}C$에서 약 $0.1{\mu}m$두께가 되도록 도금하였으며, 두께는 형광X선 도금두께측정기로 측정하였다. 금 합금 도금층 내의 Sn함량은 Ti시편 위에 도금한 Au-Sn합금층을 왕수에 용해시킨 다음, ICP를 사용하여 분석하였다. Au-Sn합금 도금층의 접촉저항은 준비된 시편을 533K에서 1분 30초, 3분, 6분 간 열처리한 후, 5회 접촉저항을 측정하여 그 평균값으로 하중에 따른 금 합금 도금층의 접촉저항을 비교하였다. 솔더링성은 솔더볼을 합금 표면에 솔더페이스트를 이용하여 붙인 뒤 533K에서 30초간 열처리하고, 열처리 후 솔더볼의 높이 변화를 측정해 열처리 전 솔더볼의 높이에 비해 퍼진정도를 측정하였다. 또한, 도금층 내의 Sn함량에 따라서 접촉저항이 변화하는 요인을 분석하기 위해서 X선 광전자 분광기를 이용하여 도금층 표면의 정량 분석 및 화학적 결합상태를 분석하였다. ICP분석결과 Au-Sn합금층 내의 Sn함량은 도금용액의 조성별로 9~12wt% Sn 합금층이 형성된 것을 알 수 있었고 기존의 Au-Ni, Au-Co 합금층과 비교해 합금함량이 크게 증가된 것을 알 수 있었다. 또한 접촉저항 측정 결과, 기존의 Au-Ni, Au-Co합금층의 접촉저항과 비교했을 때 Au-Sn합금층의 접촉저항이 더 낮은 것을 알 수 있었다. 또한, 솔더퍼짐성 측정 결과 기존의 Au-Ni, Au-Co합금층과 비교해 솔더퍼짐성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 전자부품용 접점재료에 합금함량이 높은 Au-Sn합금층을 적용시키면 더 우수한 커넥터의 성능을 얻을 수 있을 뿐 아니라 경제적으로 큰 절약 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2004.05a
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• pp.75-77
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• 2004

Microstructure and mechanical property of In48Sn solder on electrolytic Au/Ni/Cu BGA substrate were investigated with the number of reflows. AuIn and AuIn$_2$ IMCs were formed at the interface solder and pad after 1reflow. An increase of the number of reflows changed AuIn into AuIn$_2$. AuIn$_2$ IMC layer at the interface broke and spalled away into the solder after 3reflows. Shear force decreased with the number of reflows because the weakness of the interface by the spalling of AuIn$_2$ IMC layer.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.32 no.4
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• pp.503-512
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• 1999

The crystal structure and the microstructure of the intermetallic compounds formed in the interface between In solder and Au/Ni/Ti thin films have been investigated by XRD, SEM, and TEM. Indium solder was deposited on the Au/Ni/Ti thin films/Si substrate by evaporation. The heat treatments simulated the flip chip solder joining were performed in RTA system or in furnace. $Auln_2$ phase is formed in all specimens.$ In_{27}$ $Ni_{10}$ and/or $In_{X}$ $Ni_{Y}$ phase are formed in the interface between $Auln_2$ and Ni depending the heat treatment conditions.

• Journal of Welding and Joining
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• v.20 no.6
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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.

• Journal of Welding and Joining
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• v.20 no.6
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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.