[보고서]Flip Chip Solder Bump용 Sn/Ag 도금액 개발

구본일

보고서 정보

주관연구기관

(주)에이엔씨코리아

연구책임자

구본일

참여연구자

최성창 , 이용훈 , 여운영 , 이유경 , 김구곤 , 방선명 , 한다빈

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2015-07

과제시작연도

2014

주관부처

중소기업청
Small and Medium Business Administration

등록번호

TRKO201800012051

과제고유번호

1425087356

사업명

중소기업융복합기술개발

DB 구축일자

2018-07-14

키워드

무연 도금액.솔더 범프.플립칩.Sn/Ag 도금액.

표 스마트폰 마켓 forecast
표 Bump 기술별 반도체 market forecast
표 Solder Bump 와 Cu Pillar bump의 개략도
표 Lead free Solder Bump
표 Solder Bump (a) before reflow, (b) after reflow
표 Phenyl ether류 분산제 첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 Alkyl ammonium salt 분산제 첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 Polyoxy ethylene phenyl류의 저기포형 분산제1 첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 Polyoxy ethylene phenyl류의 저기포형 분산제2 첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 Phenol derivative 류의첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 전해도금에서 광택제의 역할
표 Thiodiglcol Exoylate 류 첨가제의 첨가량의 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제 0.2 g/L 에 Phenol derivative를 0.1, 0.15, 0.2 g/L 변경해가면서 실험한 Hull cell test 결과
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제 0.4 g/L 에 Phenol derivative를 0.1, 0.15, 0.2 g/L 변경해가면서 실험한 Hull cell test 결과
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제 0.2 g/L, Phenol derivative를 0.1 g/L으로 고정하고 Thiodiglycol을 30, 60, 90 g/L로 변경해가면서 실험한 Hull cell test 결과
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제 0.2 g/L, Phenol derivative를 0.15 g/L으로 고정하고 Thiodiglycol을 30, 60, 90 g/L로 변경해가면서 실험한 Hull cell test 결과
표 도금 온도 변화에 따른 SnAg 도금액의 Hull cell test 시험 결과
표 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제를 0.2 g/L를 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 alkyl ammonium salt를 0.2 g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 polyoxy ethylene phenyl ether 류 분산제1을 0.2 g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 polyoxy ethylene phenyl ether류 분산제2를 0.2 g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 polyoxy ethylene phenyl ether류의 분산제2를 0.4g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Phenol derviative류 환원제1를 0.15g 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Phenol derviative류 환원제2을 0.15g 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Phenol derviative류 환원제3을 0.2g 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Thiodiglycol Exoxylate 60 g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 Thiodiglycol Exoxylate 90 g/L 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 기본 건욕액에 A 시리즈 첨가제{Phenyl ether류 분산제(0.2g/L), Phenol derviative류 환원제1(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L)}를 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(A-0)
표 기본 건욕액에 A 시리즈 첨가제를 5% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(A-1)
표 기본 건욕액에 A 시리즈 첨가제를 10% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(A-2)
표 기본 건욕액에 Phenyl ether류 분산제(0.2g/L), Phenol derviative류 환원제2(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L) 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표 면 morphology 변화(B-0)
표 기본 건욕액에 B 시리즈 첨가제를 5% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(B-1)
표 기본 건욕액에 B 시리즈 첨가제를 10% 추가 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(B-2)
표 기본 건욕액에 Alkyl ammonium salt류(0.2g/L), Phenol derviative류 환원제1(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L)를 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(C-0)
표 기본 건욕액에 C시리즈 첨가제를 5% 추가 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(C-1)
표 기본 건욕액에 C시리즈 첨가제를 10% 추가 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(C-2)
표 기본 건욕액에 Alkyl ammonium salt류(0.2g/L), Phenol derviative류 환원제 2(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L)를 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(D-0)
표 기본 건욕액에 D 시리즈 첨가제를 5% 추가 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(D-1)
표 기본 건욕액에 D 시리즈 첨가제를 10% 추가 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(D-2)
표 기본 건욕액에 Polyoxy ethylene phenyl류(0.2g/L), Phenol derviative류 환원제 2(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L)를 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(E-0)
표 기본 건욕액에 E 시리즈 첨가제를 5% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(E-1)
표 기본 건욕액에 E 시리즈 첨가제를 10% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(E-2)
표 기본 건욕액에 Polyoxy ethylene phenyl ether류(0.2g/L), Phenol derviative류환원제2(0.15g/L), Thiodiglycol Exoxylate(60 g/L) 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg의 표면 morphology 변화(F-0)
표 기본 건욕액에 F 시리즈 첨가제를 5% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(F-1)
표 기본 건욕액에 F 시리즈 첨가제를 10% 더 첨가한 경우 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화(F-2)
표 B-1의 첨가제 조합을 이용한 도금액의 전류 밀도 변화에 따른 SnAg 의 표면 morphology 변화
표 전류 밀도 변화에 따른 증착 속도 변화
표 기본 건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 48g/L, Ag를 1g/L 혼합하여 만드는 SnAg 도금용액을 이용하여 도금된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량.
표 기본 건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 48g/L, Ag를 1.6g/L 혼합하여 만드는 도금용액을 이용하여 도금된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량.
표 기본 건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 48g/L, Ag를 2.0g/L 혼합하여 만드는 도금용액을 이용하여 도금된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량
표 기본 건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 40g/L, Ag를 1.5g/L 혼합하여 만드는 도금용액을 이용하여 제작된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량.
표 기본건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 40g/L, Ag를 0.5g/L 혼합하여 만드는 도금용액을 이용하여 제작된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량
표 기본건욕액에 분산제, 환원제, 광택제를 첨가한 후 Tin을 40g/L, Ag를 1.0g/L 혼합하여 만드는 도금용액을 이용하여 제작된 시편의 도금 온도별, 전류 밀도별 Ag 함유량
표 150 ㎛ 피치 Solder bump cross section profile
표 150㎛ 피치 Solder bump 소자 제작을 위한 Bump 마스크 패턴
표 150 ㎛ 피치 Solder bump 소자 제작을 위한 마스크 패턴의 wafer 구성도.
표 350 ㎛ 피치 Solder bump cross section profile
표 350 ㎛ 피치 Solder bump 소자 개발 규격
표 250 ㎛ 피치 Cu pillar bump 소자 제작을 위한 마스크 패턴
표 350 ㎛ 피치의 신뢰성 평가용 daisy chain 구조의 test 소자 제작을 위한 마스크 패턴의 wafer 구성도.
표 Daisy chain 구조를 가지는 test 소자 제작을 위한 공정도
표 164㎛ 피치 Solder bump 소자 제작을 위한 Bump 마스크 패턴
표 164 ㎛ 피치 Solder bump 도금 성능 테스트를 위한 12인치 마스크 패턴의 wafer 구성도.
표 12인치 Solder bump 도금 성능 테스트를 test wafer cross section profile
표 12인치 test wafer 개발 규격
표 PR 두께와 mushroom 크기의 개략도
표 Solder ball의 체적을 계산하기 위한 개략도
표 Mushroom ball의 체적을 계산하기 위한 개략도 및 실제 Mushroom 형태로 도금된 solder bump의 단면도
표 Mushroom ball의 체적을 계산하기 비주얼 베이직 초기 실행 화면
표 솔더 recipe 형성을 위한 parameter 입력 창.
표 솔더 recipe 계산 결과
표 반도체 도금공정에 가장 많이 사용되는 Cup type plater의 개략도
표 Cup type plater의 전기 등가 회로
표 중앙부와 엣지부의 도금 편차를 줄이기 위한 다양한 방법
표 독립조절 가능한 전극을 설치하여 중앙부와 엣지부의 도금 편차를 줄이기 방법
표 Dip 방식의 전해도금 장치 개략도
표 Wafer를 고정하고 전기적 연결을 하기 위한 Wafer jig
표 Terminal effect 대응을 위한 다양한 종류의 Shield 판 및 shield 링
표 도금후 PR 스트립과 에칭 과정을 완료한 범프의 형상이다.
표 도금후 PR 스트립과 에칭과정을 완료한 범프를 리플로우 공정을 통하여 구형형태로 변화시킨 형상
표 8인치 wafer #1의 높이 측정결과
표 8인치 wafer #2의 높이 측정결과
표 표준용액에 Alkyl ammonium salt를 0.2g/L 첨가한 후 도금한 wafer의 범프 높이 측정결과
표 표준용액에 Alkyl ammonium salt를 0.2g/L 및 Phenyl derivative를 0.15g/L 첨가한 후 도금한 wafer의 범프 높이 측정결과
표 전류밀도를 3~ 5 ASD 영역에서 조절하여 제작된 범프 형상
표 전류밀도를 3~ 6.5 ASD 영역에서 조절하여 제작된 범프 형상
표 전류밀도를 3~ 7.1 ASD 영역에서 조절하여 제작된 범프 형상
표 제작된 범프를 리플로우 공정을 거친 후 범프 형상
표 표준용액에 Thiodiglycol Exoylate 60g/L를 첨가한 후 도금한 wafer의 범프 높이 측정결과(18-1)
표 표준용액에 Thiodiglycol Exoylate 90g/L를 첨가한 후 도금한 12 wafer의 범프 높이 측정결과
표 도금장치에 290Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 10회, 액순환률을 분당 2 L/min로 설정하여 실험한 결과
표 도금장치에 280Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 20회, 액순환률을 분당 2 L/min로 설정하여 실험한 결과
표 도금장치에 250Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 20회, 액순환률을 분당 2 L/min로 설정하여 실험한 결과
표 도금장치에 260Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 20회, 액순환률을 분당 2 L/min로 설정하여 실험한 결과
표 도금장치에 260Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 20회, 액순환률을 분당 3 L/min로 설정하여 실험한 결과
표 도금장치에 260Φ 인 쉴드를 사용하고, 스키치바를 분당 20회, 액순환률을 분당 3 L/min로 설정하여 실험한 결과(target 75㎛)
표 20-2
표 Shear test 개략도
표 8인치 wafer상에 형성된 bump의 Shear test 모습
표 8인치 웨이퍼(#1) 위에 제작된 직경이 200 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 8인치 웨이퍼(#2) 위에 제작된 직경이 200 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 8인치 웨이퍼(#3) 위에 제작된 직경이 200 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 8인치 웨이퍼(#4) 위에 제작된 직경이 200 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 8인치 웨이퍼(#5) 위에 제작된 직경이 200 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 12인치 wafer상에 형성된 bump의 Shear test 모습
표 12인치 웨이퍼(#1) 위에 제작된 직경이 80 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과
표 12인치 웨이퍼(#2) 위에 제작된 직경이 80 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 12인치 웨이퍼(#3) 위에 제작된 직경이 80 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 12인치 웨이퍼(#4) 위에 제작된 직경이 80 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 12인치 웨이퍼(#5) 위에 제작된 직경이 80 ㎛ 인 SnAg solder bump 의 Shear test 결과.
표 JSR사의 THB-430N Negative PR을 이용하여 제작된 test wafer의 도금 후 RP 형상.
표 AZ 사의 4620 Positive PR을 이용하여 제작된 test wafer의 도금 후 RP 형상.
표 신뢰성 평가용 단면 PCB layout (a) 전체 구성도 (b) daisy chain 상세도
표 신뢰성 평가용 PCB 제작 규격
표 신뢰성 평가용으로 제작된 PCB 사진
표 최종 신뢰성 평가 목표
표 일반적인 언더필 process와 No flow underfill process
표 HJ-EFP240-00125L의 물성 특성
표 No flow underfill process의 온도 및 압력 profile.
표 고온유지 실험결과(1-10번 시료)
표 고온유지 실험결과(11-20번 시료)
표 항온항습 실험결과(1-10번 시료)
표 고온유지 실험결과(11-20번 시료)
표 Thermal cycling 결과(1-10번 시료)
표 Thermal cycling 결과(11-20번 시료)
표 150oC에서 500 시간 고온 저장 실험을 시행한 시료의 단면 사진
표 85% 습도와 130oC에서 96 시간 HAST시험을 실시한 시료의 단면 사진
표 85% 습도와 130oC에서 96 시간 HAST시험을 실시한 시료의 단면 사진
표 85% 습도와 130oC에서 96 시간 HAST시험을 실시한 시료의 단면 사진

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