구리계 리드페임의 표면에 흑생산화물을 형성시키기 위하여 알칼리 용액에 담궈 산화시킨후 EMC(epoxy molding compound)로 몰딩하였고 기계적 가공을 하여 SDCB(sandwiched double-cantilever beam) 및 SBN(sandwiched Brazil-nut)시편을 만들었다. SDCB와 SBN 시편은 리드프레임/EMC 계면의 접착력을 각각 준 mode I 하중 및 혼합모드 하중 하에서 파괴인성치로 측정하기 위하여 고안되었다. 파괴경로를 밝혀내기 위하여 접착력 츨정 후에 얻어진 파면에 대하여 glancing-angle XRD, SEM, AFM, EDS 및 AES를 이용하여 분석하였다. SDCB 실험 후의 파면은 파괴되는 양상에 따라 세 가지 형태로 나눌 수 있었으며, 각 형태는 리드프레임의 접착전 표면 산화물 형성 상태와 밀접한 관계가 있었다. SBN 실험 후의 파면은 균열에서 가까운 부분과 먼 부분으로 나누어지는 특징을 보였는데, 이는 동적 파괴 효과(dynamic fracture effect)에 기인하는 것이라 생각된다. 또한 위상각에 따라 확실히 다른 파괴 양상을 보였는데, 이는 위상각에 따라 mode II 성분이 변하기 때문으로 생각된다.

본래 약한 구리계 리드프레임/EMC(Epoxy Molding Compound) 계면의 접착력은 솔더 리플로우 (solder reflow) 공정 중에 종종 박형 플라스틱 패키지의 팝콘 균열 현상(popcorn-cracking phenomena)을 일으킨다. 본 연구에서는 리드프레임/EMC 계면의 접착력을 향상시키기 위하여 리드프레임을 알칼리 용액에 담궈 표면에 brown oxide를 형성시켰으며, EMC로 몰딩(molding)하여 SDCB(Sandwiched Double Cantilever Beam) 시편 및 SBN(Sandwiched Brazil-Nut) 시편을 준비하여 접착력을 측정하였다. 리드프레임의 brown oxide 처리는 미세한 바늘모양의 CuO 결정들을 리드프레임 표면에서 형성시켰으며, 리드프레임/EMC 계면의 접착력을 향상시켰다. 접착력의 향상은 산화층의 평균두께와 직접적인 관련이 있었다. 이는 미세한 바늘모양의 CuO 결정들이 EMC와 기계적인 고착(mechanical interlocking)을 하기 때문으로 생각된다.

Sn-3.5g 무연합금을 Cu 및 Alloy42 리드프레임에 납땜접합 (solder joint)하고 미세조직, 젖음성, 전단강도, 시효 효과를 측정하여 비교하였다. Cu의 경우, 땜납의 Sn기지상안에 Ag(sub)3Sn과 Cu(sub)6Sn(sub)5상이, 그리고 땜납/리드프레임의 경계면에는 1~2μm 두께의 Cu(sub)6Sn(sub)5 상이 형성되었다. Alloy42의 경우, 기지상내에 낮은 밀도의 Ag3Sn상만이, 그리고 계면에는 0.5~1.5μm 두께의 FeSn2이 형성되었다. 한편, Cu에 비해 Alloy42 리드프레임에서 퍼짐면적은 크고 접촉각은 작아 더 우수한 젖음성을 나타내었으나, 전단강도는 35%, 연산율은 75%로 낮았다. 180˚C에서 1주일간 시효처리 후, Cu 리드프레임에는 계면 η-Cu6Sn5 층외에 ξ-Cu3Sn층이 성장하였고, Alloy42 리드프레임에는 기지상내에 Ag3Sn이 구형으로 조대하게 성장하였고, 계면에는FeSn2층만이 약 1.5μm로 성장하였다.

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.