표제지
국문초록
목차
1. 서론 13
2. 이론적 배경 15
2.1. 무연 솔더 15
2.2. 저온 솔더 17
2.3. Hybrid 솔더 18
2.4. 고밀도 패키지 기술 21
2.5. 전해 도금 22
2.5.1. 기본원리 22
2.5.2. 패러데이의 법칙(Faraday's law) 24
2.6. 나노복합 솔더 26
2.6.1. 나노복합 솔더의 기계적 특성 향상 26
2.6.2. 나노 입자의 분산 31
3. 실험 방법 32
3.1. 전해 도금을 통한 나노복합 hybrid 범프 형성 32
3.1.1. 도금액 제조 32
3.1.2. 나노입자의 분산 34
3.1.3. Bi-Sn 순차적 전해 도금 35
3.1.4. 나노복합 hybrid 범프 제조 및 리플로우 37
3.2. 나노복합 hybrid 범프의 금속학적 특성 평가 38
3.2.1. 미세구조 분석 38
3.3. 나노복합 hybrid 범프의 기계적 특성 평가 39
3.3.1. 전단강도 시험 및 파면 분석 39
3.4. 나노복합 hybrid 범프의 전기적 특성 평가 41
3.4.1. 저항 측정 41
4. 결과 및 고찰 42
4.1. 나노복합 hybrid 범프 형성 42
4.1.1. 전류밀도에 따른 Bi 층 두께 42
4.1.2. 도금 시간에 따른 Bi 층 두께 44
4.1.3. 나노입자 분산 및 Sn 도금 46
4.1.4. 나노복합 hybrid 범프 리플로우 48
4.2. 나노복합 hybrid 범프의 금속학적 특징 비교 평가 49
4.2.1. 나노복합 hybrid 범프 미세구조 분석 49
4.3. 나노복합 hybrid 범프의 기계적 특성 비교 평가 53
4.3.1. 솔더 볼 접합부 전단강도 비교 53
4.3.2. 솔더 볼 접합부 파면 분석 55
4.4. 나노복합 hybrid 범프의 전기적 특성 평가 58
4.4.1. 저항 측정 58
5. 결론 59
참고문헌 61
Abstract 66
Table 2.1. Hybrid solder ball 19
Table 2.2. Standard electrode potential of metals 23
Table 2.3. Nano composite Sn-Bi solder 29
Table 3.1. Bi electroplating bath constituents 33
Table 3.2. Sn electroplating bath constituents 33
Table 3.3. Experimental conditions for ball shear test 40
Table 4.1. Shear strength of nano-composite hybrid bumps 54
Figure 2.1. Schematic diagram of advanced packaging 21
Figure 3.1. Sn-Bi phase diagram 33
Figure 3.2. ZrO₂ nano particles 34
Figure 3.3. Electroplating power supply 35
Figure 3.4. Schematic electroplating system 36
Figure 3.5. Schematic structure of Bi-Sn sequential electroplating 36
Figure 3.6. Fabrication of hybrid bump 37
Figure 3.7. Reflow profile 37
Figure 3.8. Scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive spectroscopy(EDS) 38
Figure 3.9. Ball bond shear tester 39
Figure 3.10. 1608 capacitor on FPCB 41
Figure 3.11. Compactstat 41
Figure 4.1. Electroplated Bi surface by current density (10 min) 43
Figure 4.2. Cross-section of electroplated Bi at 25 mA/cm² 43
Figure 4.3. Cross-section of electroplated Bi by plating time (15 mA/cm²) 44
Figure 4.4. Electroplated Bi thickness (15 mA/cm²) 45
Figure 4.5. Dispersion of ZrO₂ nanoparticles on Bi surface 46
Figure 4.6. Cross-section of Bi-Sn sequential electroplating 47
Figure 4.7. EDS mapping result of Bi-Sn sequential electrolating 47
Figure 4.8. Cross-section of hybrid bump after reflow process 48
Figure 4.9. EDS mapping of hybrid bump 50
Figure 4.10. Bi mapping of hybrid bump 51
Figure 4.11. Bi mapping of hybrid bump surface 51
Figure 4.12. Microstructure of hybrid bump/Cu interface (center of pad) 52
Figure 4.13. Shear strength in this study 53
Figure 4.14. Mechanical strength increment by nanoparicle addition 54
Figure 4.15. Fracture surface of hybrid bump-base 55
Figure 4.16. High magnification of fracture surface 56
Figure 4.17. EDS mapping result of fracture surface 56
Figure 4.18. Fracture surface of hybrid bump-0.3wt%ZrO₂ 57
Figure 4.19. Agglomeration of ZrO₂ nanoparticles on the fracture surface 57
Figure 4.20. Electrical resistance of electroplated SnBi 58