Cu 칩의 Cu 패드 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 무전해 구리/니켈 UBM (Under Bump Metallurgy) 층을 형성하고 그 특성을 조사하였다. Sn-36Pb-2Ag 솔더 범프와 무전해 구리 및 무전해 니켈 충의 사이의 계면 반응을 이해하고, UBM의 종류와 두계에 따른 솔더 범프 접합(joint) 강도 특성의 변화를 살펴보았다. UBM의 종류에 따른 계면 미세 구조, 특히 금속간 화합물 상 및 형태가 솔더 접합 강도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 무전해 구리 UBM의 경우에는 솔더와의 계면에서 연속적인 조가비 모양의 Cu6Sn5상이 빠르게 형성되어 파단이 이 계면에서 발생하여 낮은 범프 접합 강도 값을 나타내었다. 무전해 니켈/무전해 구리 UBM에서는 금속간 화합물 성장이 느리고, 비정질로 도금되는 무전해 Ni의 륵성으로 인해 금속간 화합물과의 결정학적 불일치가 커져 다각형의 Ni3Sn4상이 형성되어 무전해 구리 UBM의 경우에 비해 범프 접합 강도가 높게 나타났다. 따라서 무전해 도금을 이용하여 Cu 칩의 Cu pad 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 UBM 제작시 무전해 니켈/무전해 구리 UBM을 선택하는 것이 접합 강도 측면에서 유리하다는 것을 확인하였다.다.

비전도성 충진재를 포함한 개선된 이방성 전도 접착제의 열적/기계적 특성과 이를 이용한 유기 기판용 플립 칩의 신뢰성에 미치는 충진재 양의 영향을 고찰하였다. 비전도성 충진재 양이 다른 개선된 이방성 접착제의 특성을 살펴보기 위해 differential scanning calorimeter (DSC), thermo-gravimetric analyzer (TGA), dynamic mechanical analyzer (DMA), thermo-mechanical analyzer (TMA)을 사용하였다. 비전도성 충진재의 양이 증가함에 따라 열팽창계수는 감소하였고, 상온에서의 storage modulus는 증가하였다. 추가로, 충진재의 양이 증가하면 DSC에 의한 유리전이온도와 TMA에 의한 유리전이온도도 증가하였다. 그러나 TGA 거동은 거의 변화가 없었다. 이방성 전도 접착제를 사용한 유기 기판 플립 칩의 신뢰성 테스트를 위해 열주기 시험, 고온고습 시험, 고온건조 시험을 수행하였는데, 주로 열주기 시험에서 이방서 전도 접착제의 열팽창계수의 영향이 컸다. 비전도성 충진재를 포함해서 낮은 열팽창계수와 높은 storage modulus를 갖는 이방성 전도 접착제에 의해 부착된 플립 칩의 신뢰성이 비전도성 충진재를 포함하지 않은 이방성 전도 접착제에 의한 플립 칩의 신뢰성보다 더 좋게 나타났다.

마이크로 머신 소자는 일반전자 소자와 달리 소자 자체에 미세한 기계적 구조물을 갖고 있으며, 이의 구동을 통하여 센서 또는 엑츄에이터의 기능을 갖게 된다. 이 소자들은 그 작동 요구특성에 따라 패키지의 기계적, 환경적 격리를 요구하거나 분위기조절이 요구되는 등 까다로운 패키지 특성을 필요로 한다. 또한 미세한 작동소자들로 인하여 열 및 열응력에 매우 민감하며, 패키지방법에 따라 구동부위의 작동 특성이 크게 변화할 수 있다. 본 연구에서는 마이크로 머신 소자가 패키지 상에 접촉되어 패키지 될 때, 소자의 접촉 재료 및 공정온도, 크기 등이 마이크로 머신 소자에 미치는 열응력을 연구하였다. 유한요소해석법을 사용하여 소자에 미치는 열응력과 이로 인한 마이크로머신 소자의 물리적 변형을 예측하고, 이를 통하여 마이크로 머신 소자 패키지에 최소한의 열응력을 미치는 소자접속 재료의 선별과 패키지 설계의 최적화를 이루고자 하였다.

본 연구에서는 LCD패키지용 이방성 전도 필름의 전기적, 기계적 특성 및 신뢰성에 미치는 접속 변수의 영향을 연구하였다. 이방성 전도 필름을 통한 전기적 전도 현상을 각각의 도전 입자와 기판 사이의 기계적 접촉에 의해 접촉 방향으로만 전류가 흐르게 되는 것이 주되는 전도 기구이다. 따라서 접속 압력에 따라 각각의 도전 입자의 변형으로 기판 사이의 접촉 면적이 변하는데 이방성 전도필름의 접촉 저항은 이런 접촉 변화에 의해 결정된다. 접속 압력에 따라 초기에 접촉 저항은 감소하다가 점차 접촉 저항기가 안정화되는 거동을 보였다. 그러나 높은 접속 압력에서는 오히려 저항치가 약간 증가함을 보였다. 이방성 전도 필름 접속의 접착력을 평가하기 위해 필 테스트(peel test)를 시행하였는데, 접속 압력과 접속 온도를 증가 시킬수록 이방성 전도 필름 접속의 접착력을 평가하기 위해 고온 시효 시험, 온도 사이클링 시험, 고온 고습 시험의 신뢰성 시험을 시행하였으며, 이중 고온 고습 시험이 ACF접속의 전기적, 기계적 특성에 가장 악영향을 주었다. 또 큰 압력으로 접속된 것보다 작은 압력으로 접속되었을 때, 그리고 도전입자로는 금속 코팅 된 폴리머 입자가 사용될 때 신뢰성이 상대적으로 좋은 것을 발견했다.

Cu/EMC 계면 접착력에 미치는 산화의 규명하기 위해 리드프레임의 저온 산화에 대하여 조사하였다. 이전의 보고와 달리, 저온에서도 Cu2O위에 CuO산화물이 형성되어 Cu/Cu2O(NiO)/Cu(NiO)/air의 산화층 구조를 나타내었다. Cu/EMC 계면 접착력은 산화가 진행됨에 따라 산화 초기에 급격히 증가하다 최대값에 이르고, 이후의 계속적인 산화로 감소하는 양상을 보였다. 접착력은 산화 온도나 리드프레임의 종류보다 산화막의 두께에 밀접한 상관 관계를 나타내었다. 최대 계면 접착력이 얻어지는 산화막의 두께는 리드프레임의 종류보다 산화막의 두께에 밀접한 상관 관계를 나타내었다. 최대 계면 접착력이 얻어지는 산화막의 두께는 리드프레임의 종류와 무관하게 대략 20nm 와 30nm 사이에 존재하였다. 산화 초기의 접착력 증가는 산화로 인한 EMC에 대한 젖음성의 증가와 기계적 고착 효과의 증가에 기인하였다. 리드프레임과 EMC의 파괴 표면에 대한 AES, XPS 분석으로 부터, 산화막의 두께가 얇을 때에는 Cu2O//CuO의 계면 파괴 + EMC 자체 파괴가 복합적으로 발생함을 알 수 있었다. 반면에 과도한 산화로 낮을 접착력을 나타내는 시편은 Cu/Cu2/O 계면의 파괴를 나타냈다.