스텐실 프린팅 방법으로 형성된 솔더 범프의 신뢰성 평가

Abstract

솔더 범프를 사용하는 플립 칩 접속기술에서 솔더 범프를 형성하는 방법에는 증발 증착법, 전해 도금법, 스텐실 프린팅 방법 등이 있다. 그 중 스텐실 프린팅 방법은 가격절감의 측면에서 발전 가능성이 가장 큰 접근 방법이다. 솔더 범프의 형성은 스텐실 프린팅으로 솔더 페이스트를 웨이퍼에 도포한 후, 리플로우를 통하여 형성하게 되는데, 보통 리플로우는 범프 형성과 다른 기판에 조인닝시에 실시되어 2회 정도 실시된다. 그러나 리워크 공정이 요구되는 경우는 리플로우 회수가 그 이상으로 증가하게 된다. 리플로우 회수가 증가함에 따라 솔더와 UBM의 계면에서는 반응이 일어나는데, 특히 젖음층과 반응하여 금속간 화합물이 생성, 성장하게 되어 솔더 범프의 신뢰성에 큰 영향을 미친다. 그러므로 솔더 범프를 사용하는 플립 칩 조인트의 신뢰성 평가는 필수적인 것이라 하겠다. 본 실험에서는 UBM으로 Au/Cu/Cr을 선택하였고, DC magnetron sputtering 방법으로 박막을 증착하여, 습식에칭법으로 패턴을 형성하였다. 솔더 페이스트로는 63Sn-37Pb를 선택하였고, 프린팅 후 리플로우는 1회에서 10회까지 실시를 하였다. 솔더 범프의 신뢰성은 ball shear test를 통해서 평가하였다. 초기에는 리플로우 회수를 증가함에 따라 전단 강도는 증가하였고, 3회 이 후에는 감소하는 것을 알 수 있었다. 리플로우 후의 솔더와 UBM 사이에서는 Cu6Sn5의 금속간 화합물이 관찰되었고, 리플로우 회수를 증가함에 따라 금속간 화합물이 성장하는 것을 볼 수 있었다.