저온 접합으로 이루어진 Sn-Ag-Cu/In-48Sn 접합부의 미세 구조 및 기계적 특성에 관한 연구

Abstract

솔더 범프를 이용한 플립칩 기술은 높은 실장밀도와 우수한 전기적 특성으로 각광을 받고 있는 실장방식이다. 그러나, 이 방법은 액정표시 장치나 이미지 센서와 같은 전자기기에서는 폴리머 재료의 성능 저하를 유발할 수 있기 때문에 150℃ 이하의 저온 공정이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 칩에 고온 솔더를 형성하고 기판에 저온 솔더를 형성하여 저온 솔더만을 용융시켜 접합하는 저온 접합 공정을 연구하였다. 고온 솔더 범프는 Sn-4.0Ag-0.5Cu ball을 사용하였고, 저온 솔더는 In-48Sn(mp: 117℃) 솔더를 사용했는데 기판에 evaporation 방법으로 두께 20 ㎛의 패드형태로 증착하였다. 140℃에서 1분간의 리플로 공정을 통해 칩과 기판을 접합하였으며, 단면을 관찰해 본 결과 저온 솔더가 녹아 고온 솔더에 wetting된 것을 관찰할 수 있었다. 이 시편을 상온에서 시효처리를 실시한 결과 시간이 지남에 따라 저온 솔더와 고온 솔더가 상호확산하여 약 10 ㎛였던 확산층의 범위가 점차 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 리플로 공정변수와 시효처리에 따른 솔더의 미세구조 변화와 ball shear strength 등의 기계적 특성에 대해 고찰하고자 한다. 이 연구(논문)는 과학기술부의 21세기 프론티어 연구 개발사업인 차세대 정보 디스플레이 기술개발 사업단의 연구비(M1-02-KR-01-0001-02-K18-01-013-1-0)지원으로 수행되었습니다.