• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-41
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• 2002

솔더 범프를 이용한 플립 칩 접속 기술은 시스템의 고속화, 고집적화, 소형화 요구 덴 마이크로 일렉트로닉스의 성능은 향상시키기 위해 필요한 기술이다. 본연구 에서는 Cr/Cr-Cu/cu UBM 구조에서 고 용융점 솔더 범프와 저 용융점 솔더 범프를-시효처리 후 전단 강도를 평가하였다. 계면에서 관찰된 금속간 화합물의 성장과 접합상태를 SEM과 TEM으로 분석하였으며, 유한요소법을 통하여 전단하중을 적용하였을때 집중되는 응력을 해석하였다. 실험결과 Sn-97wt%Pb와 Sn-37wt%Pb에서 900시간 시효 처리된 시편의 전단강도는 최대 값에서 각각 25%, 20% 감소하였다. 시효처리를 통해 금속간화합물인 $Cu_6/Sn_5$와 $Cu_3Sn$의 성장을 확인하였으며, 파단 경로는 초기의 솔더 내부에서 IMC층의 계면으로 이동하는 경향을 알 수 있었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권5호
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• pp.310-314
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• 2008

Electromigration test of flip chip solder bump is performed at $140^{\circ}C$ C and $4.6{\times}10^4A/cm^2$ conditions in order to compare electromigration with thermomigration behaviors by using electroplated Sn-3.5Ag solder bump with Cu under-bump-metallurgy. As a result of measuring resistance with stressing time, failure mechanism of solder bump was evaluated to have four steps by the fail time. Discrete steps of resistance change during electromigration test are directly compared with microstructural evolution of cross-sectioned solder bump at each step. Thermal gradient in solder bump is very high and the contribution of thermomigration to atomic flux is comparable with pure electromigration effect.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.17-21
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• 2008

Sn-Cu계 솔더 범프에서 무전해도금법을 이용한 범프 형성에 대한 연구를 하였다. $20{\mu}m$ via에 전기도금법으로 구리를 채운 웨이퍼 위에 ball형태의 범프를 형성하기 위하여 구리와 주석을 도금하여 약 $10{\mu}m$높이의 범프를 형성하였다. 구리 범프 형성 시 via위에 선택적으로 도금하기 위하여 활성화 처리 후 산세처리를 실시하고 무전해 도금액에 안정제를 첨가하였다. 무전해도금법을 이용하여 주석 범프 형성 시 도금층이 구리 범프에 비해 표면의 균일도가 벌어지는 것으로 관찰되었지만 reflow공정을 실시한 후 ball 형태의 균일한 Sn-Cu 범프를 형성하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.81-86
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• 2003

상부 칩과 하부 기판이 모두 Si으로 구성되어 있는 플립칩 패키지 시편을 제조하여 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 거동을 분석하였다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 테스트 초기부터 파단이 일어나기 직전까지는 플립칩 시편의 저항이 거의 변하지 않았으나, 파단이 발생하는 순간 저항값이 크게 증가하였다. 전류밀도 $3\times 10^4$∼$4\times 10^4$A/$\textrm{cm}^2$에서 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 ∼0.7 eV로 분석되었다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 cathode 부위의 솔더/UBM 계면에서 void의 형성 및 전파에 의해 솔더범프의 파단이 발생하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권3호
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• pp.155-163
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• 2017

In this study, the effects of the concentration of metal ions and the applied current density in the Sn-Ag plating solutions were examined in regards to the resulting composition and morphology of the solder bumps' surface. Furthermore the effect of any impurities present in the methanesulfonic acid used as a base acid in the Sn-Ag solder plating solution on the stability of plating solution as well as the characteristics of the Sn-Ag alloys films was also explored. As expected, the uniform bump was obtained by means of removing impurities in the plating solution. Consequently the resultant solder bump was obtained in an optimal current density of the range of $1A/dm^2$ to $15A/dm^2$, which has acceptable bump shape and surface roughness with 12inch wafer trial results.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.469-474
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• 2002

Laser and hot air reflow soldering of PBGA solder ball was investigated. Experimental results showed that surface quality and shear strength of solder bumps reflowed by laser was superior than the solder bumps reflowed by hot air, and the microstructure inside the solder bumps reflowed by laser was much finer. Analysis on interfacial reaction showed that eutectic solder reacted with Au/Ni/Cu pad shortly after the solder was melted. Interface of solder bump reflowed by laser consists of a continuous AuSn$_4$ layer and remnant Au element. Needle-like AuSn$_4$ grew sidewise from interface, and then spread out to the entire interface region. A thin layer of Ni$_3$Sn$_4$ intermetallic compound was found at the interface of solder bump reflowed by hot air, AuSn$_4$ particles distributed inside the whole solder bump randomly. It is the combination effect of the continuous AuSn$_4$ layer and finer eutectic microstructure inside the solder bump reflowed by laser that resulted in higher shear strength.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.9-15
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• 2008

Au와 Sn을 순차적으로 도금한 Au/Sn 범프를 플립칩 본딩하여 Au-Sn 솔더 접속부를 형성 후, 미세구조와 접속저항을 분석하였다. $285^{\circ}C$에서 30초간 플립칩 본딩한 Au-Sn 솔더 접속부는 $Au_5Sn$+AuSn lamellar 구조로 이루어져 있으며, 이 시편을 $310^{\circ}C$에서 3분간 유지하여 2차 리플로우시 $Au_5Sn$+AuSn interlamellar spacing이 증가하였다. $285^{\circ}C$에서 30초간 플립칩 본딩한 Au-Sn 접속부는 15.6 $m{\Omega}$/bump의 평균 접속저항을 나타내었으며, 이 시편을 다시 $310^{\circ}C$에서 3분간 유지하여 2차 리플로우 한 Au-Sn 접속부는 15.0 $m{\Omega}$/bump의 평균 접속저항을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.67-73
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• 2009

Cu pillar 범프를 사용한 플립칩 접속부는 솔더범프 접속부에 비해 칩과 기판사이의 거리를 감소시키지 않으면서 미세피치 접속이 가능하기 때문에, 특히 기생 캐패시턴스를 억제하기 위해 칩과 기판사이의 큰 거리가 요구되는 RF 패키지에서 유용한 칩 접속공정이다. 본 논문에서는 칩에는 Cu pillar 범프, 기판에는 Sn 범프를 전기도금하고 이들을 플립칩 본딩하여 Cu pillar 범프 접속부를 형성 한 후, Sn 전기도금 범프의 높이에 따른 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항과 칩 전단하중을 측정하였다. 전기도금한 Sn 범프의 높이를 5 ${\mu}m$에서 30 ${\mu}m$로 증가시킴에 따라 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항이 31.7 $m{\Omega}$에서 13.8 $m{\Omega}$로 향상되었으며, 칩 전단하중이 3.8N에서 6.8N으로 증가하였다. 반면에 접속부의 종횡비는 1.3에서 0.9로 저하하였으며, 접속부의 종횡비, 접속저항 및 칩 전단하중의 변화거동으로부터 Sn 전기도금 범프의 최적 높이는 20 ${\mu}m$로 판단되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제28권2호
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• pp.67-76
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• 1995

The microstructure of 95wt.%Pb/5wt.%Sn and 63wt.%Sn/37wt.%Pb solders for flip chip bonding process has been characterized. Solders were deposited by thermal evaporation and reflowed in the conventional furnace or by rapid thermal annealing(RTA) process. As-deposited films show columnar structure. The microstructure of furnace cooled 63Sn/37Pb solder shows typical lamellar form, but that of RTA treated solder has the structure showing an uniform dispersion of Pb-rich phase in Sn matrix. The grain size of 95Pb/5Sn solder reflowed in the furnace is about $5\mu\textrm{m}$, but the grain size of RTA treated solder is too small to be observed. The microstructure in 63Sn/37Pb solder bump shows the segregation of Pb phase in the Sn rich matrix regardless of reflowing method. The 63Sn/37Pb solder bump formed by RTA process shows more uniform microstructure. These result are related to the heat dissipation in the solder bump.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.17-24
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• 2008

열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.