• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권1호
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• pp.35-42
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• 2024

최근 반도체 칩의 소형화 및 고집적화에 따라 미세 피치에 의한 범프 브리지 (bump bridge) 현상이 문제점으로 주목받고 있다. 이에 따라 범프 브리지 현상을 최소화할 수 있는 Cu pillar bump가 미세 피치에 대응하기 위해 반도체 패키지 산업에서 널리 적용되고 있다. 고온의 환경에 노출될 경우, 접합부 계면에 형성되는 금속간화합물(Intermetallic compound, IMC)의 두께가 증가함과 동시에 일부 IMC/Cu 및 IMC 계면 내부에 Kirkendall void가 형성되어 성장하게 된다. IMC의 과도한 성장과 Kirkendall void의 형성 및 성장은 접합부에 대한 기계적 신뢰성을 약화시키기 때문에 이를 제어하는 것이 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 CS(Cu+ Sn-1.8Ag Solder) 구조 Cu pillar bump의 등온 시효 처리에 따른 접합부 특성 평가가 수행되었으며 그 결과가 보고되었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.195-202
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• 2003

In this study, failure mechanisms of Au stud bumps/ACF flip chip joints were investigated underhigh current stressing condition. For the determination of allowable currents, I-V tests were performed on flip chip joints, and applied currents were measured as high as almost 4.2Amps $(4.42\times10^4\;Amp/cm^2)$. Degradation of flip chip joints was observed by in-situ monitoring of Au stud bumps-Al pads contact resistance. All failures, defined at infinite resistance, occurred at upward electron flow (from PCB pads to chip pads) applied bumps (UEB). However, failure did not occur at downward electron flow applied bumps (DEB). Only several $m\Omega$ contact resistance increased because of Au-Al intermetallic compound (IMC) growth. This polarity effect of Au stud bumps was different from that of solder bumps, and the mechanism was investigated by the calculation of chemical and electrical atomic flux. According to SEM and EDS results, major IMC phase was $Au_5Al_2$, and crack propagated along the interface between Au stud bump and IMC resulting in electrical failures at UEB. Therefore. failure mechanisms at Au stud bump/ACF flip chip Joint undo high current density condition are: 1) crack propagation, accompanied with Au-Al IMC growth. reduces contact area resulting in contact resistance increase; and 2) the polarity effect, depending on the direction of electrons. induces and accelerates the interfacial failure at UEBs.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권3호
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• pp.9-18
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• 1999

본 연구에서는 융점 이상에서의 유지시간에 따른 Sn-3.5Ag 및 Sn-37Pb 공정솔더볼과 Au/Ni/Cu 기판 사이의 야금학적 특성을 고찰하였다. 현재 상용되는 리플로 솔더링 장비를 사용하여, 최고 솔더링 온도와 Conveyor 속도를 변화시킴으로써 융점이상에서의 유지시간을 측정하였다. 결과로서 접합부 계면에서 스캘럽 형태의 $Ni_3Sn_4$금속간화합물이 형성되었고, Cu-Sn계 화합물은 관찰되지 않았다. Ni층이 Cu의 확산 장벽으로 작용하였다. 최고 솔더링 온도가 증가함에 따라 금속간화합물 층의 두께가 최고 2.2$\mu\textrm{m}$까지 성장하였다. 스캘럽의 형상은 반구형에서 지름이 더 작은 볼록한 형상으로 변하게 된다. 접합부의 미세경도값은 Sn-3.5Ag와 Sn-37Pb의 공정조직이 성장함에 따라 감소하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.65-70
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• 2021

본 연구에서는 레이저 접합 공정을 이용하여 flame retardant-4 (FR-4) 인쇄회로기판 (printed circuit board, PCB)의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리 된 Cu pad와 전자부품을 Sn-57Bi-1Ag 저온 솔더 페이스트로 접합을 한 후 접합부의 계면 특성과 기계적 특성에 대하여 보고 하였다. 레이저 접합 공정은 레이저 파워 및 시간 등을 다르게 진행하여 접합 공정 조건이 접합부의 계면 및 기계적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 레이저 접합 공정의 산업적 적용을 위하여 산업적으로 많이 이용되고 있는 리플로우 접합 공정을 이용한 접합부의 특성과도 비교 하였다. 레이저 접합 공정 적용 결과 2, 3 s의 짧은 공정 시간에도 계면에 Cu₆Sn₅ 금속간화합물 (intermetallic compound, IMC)를 생성하여 접합부를 안정적으로 형성함을 확인 하였다. 또한, 리플로우 공정과 비교해 보았을 때 레이저 접합 공정을 적용할 경우 접합부의 보이드 형성이 억제됨을 확인할 수 있었으며 접합부의 전단강도도 리플로우 공정 접합부보다 높은 기계적 강도를 나타냈다. 따라서, 레이저 접합 공정을 적용할 경우 짧은 접합 공정 시간에도 불구하고 안정적인 접합부 형성 및 높은 기계적 강도를 확보할 수 있는 것으로 기대된다.