Various adhesive materials are used in flip chip packaging for electrical interconnection and structural reinforcement. In cases of COF(chip on film) packages, low temperature bonding adhesive is currently needed for the utilization of low thermal resistance substrate films, such as PEN(polyethylene naphthalate) and PET(polyethylene terephthalate). In this study, the effects of anhydride and dihydrazide hardeners on the low-temperature snap cure behavior of epoxy based non-conductive pastes(NCPs) were investigated to reduce flip chip bonding temperature. Dynamic DSC(differential scanning calorimetry) and isothermal DEA(dielectric analysis) results showed that the curing rate of MHHPA(hexahydro-4-methylphthalic anhydride) at 160˚C was faster than that of ADH(adipic dihydrazide) when considering the onset and peak curing temperatures. In a die shear test performed after flip chip bonding, however, ADH-containing formulations indicated faster trends in reaching saturated bond strength values due to the post curing effect. More enhanced HAST(highly accelerated stress test) reliability could be achieved in an assembly having a higher initial bond strength and, thus, MHHPA is considered to be a more effective hardener than ADH for low temperature snap cure NCPs.

실리사이드반웅을 이용하여 니켈모노실리사이드의 양측계면에 단결정실리콘을 적층시켜 전도성이 우수하며 식각특성이 달라 MEMS용 기판으로 채용이 가능한 SOS (Silicon-on-Silicide) 기판을 제작하였다. 실리콘 기판 전면에 Ni를 열증착법으로 1000Å두께로 성막하고, 실리콘 기판 경면과 맞블여 후 300~900˚C온도범위에서 15시간동안 실리사이드 처리하여 니켈모노실리사이드가 접합매체로 되는 기판쌍들을 완성하였다. 완성된 기판쌍들은 IR (infrared) 카메라를 이용하여 비파괴적으로 접합상태를 확인하고. 주사전자현미경 (scaning electron microscope)과 투과전자현미경 (tranmission electron microscope)을 이용하여 수직단면 미세구조를 확인하였다. Ni 실리사이드의 상변화가 일어나는 온도를 제외하고는 Si NiSi ∥Si 기판쌍은 기판전면에 52%이상 완전접합이 진행되었음을 확인하였고 생성 실리사이드의 두께에 따라 나타나는 명암부에 비추어 기판쌍 중앙부에 두꺼운 니켈노실리아드가 형성되었다고 판단되었다. 완성된 Si NiSi ∥ Si 기판쌍을 SBM 수직단면에 의괘 확인한 결과 접합이 완성된 기판중심부의 접합계면은 1000Å 두께의 NiSi가 균일하게 형성되었으며 배율 30,000배의 해상도에서 계면간 분리부분없이 완전한 접합이 진행되었음을 확인하였다. 반면 기판쌍 에지 (edge)부분에는 실리사이드가 헝성되지 않은 비접합상태가 발견되었다. 수직단면루과전자현미경 결과물에 근거하여 접합된 중심부에서는 피접합되는 실리콘의 경면과 니켈이 성막된 실리콘 경면 상부계면에 10-20Å의 비정질막이 발견되었으며, 산화막으로 추정되는 이 막이 접합률을 현저히 저하시키는 것을 확인하였다. 접합이 진행되지 않은 에지부는 이러한 산화막이 열처리 진행중 급격히 성장하여 피접합 실리콘층의 분리가 발생하였다. 따라서 Si NiSi ∥Si 기판쌍의 접합률을 향상시키기 위해서는 피접합 실리콘 계면과 Ni 상부층간의 비정질부를 적극적으로 제거하여야 함을 알 수 있었다.

실제 사용시 신뢰성을 보장하기 위하여, 고온에서 장시간 동안의 시효로 인한 ACA COG(Anisotropic Conductive Chip On Glass) 접합 특성의 변화가 연구되었다. 모든 접합 시편들은 160˚C에서 156시간 동안 유지되었고 시효하는 동안의 접촉저항의 변화는 감소하였다. 특히, 156시간이후, 4000개 /mm2의 입자밀도를 가진 ACA에서는 접촉저항의 벼노하가 나타나지 않았다. 입자크기의 경우 작은 입자를 가진 ACA는 160˚C에서 시효후에도 접촉저항의 변화를 보이지 않았다. 또한 4000개/mm2 및 5μm 입자를 가진 ACA를 사용한 시편은 접합상태가 안정하였기 때문에 160˚C에서도 경화수지의 팽창 및 리플로우(reflow)에 의한 영향을 받지 않았다. 따라서 이 ACA에서는 160˚C에서 156시간 동안 시효한 후에도 오픈(open)이 나타나지 않았다.

동과 동을 저온에서 단시간내에 접합시키는 가능성을 검토하기 위해서 직류 자기 스퍼터링을 이용한 코팅한 주석 및 주석-잡 합금층을 중간층으로 사용하였다. 접합은 대기중 200-350˚C의 온도에서 수행되었고 접합온도에 도달직후 바로 냉각하였다. 접합 계면에는 액상의 주석과 고상의 동간의 반응에 의해 n-상(Cu6Sn5) 및 ε-상(Cu3Sn)으로 구성된 금속간화함물 층이 형성되었다. 전단강도로 측정된 접합강도는 접합온도에 따라 비례적으로 증가하지만 300˚C 이상에서 감소하였다. 접합강도는 2.8-6.2MPa 범위로 나타났으며, 중간층합금 성분에 따른 접합계면에서의 금속간화합물의 생성거동과 관련지어 설명되었다. 실험결과 실용적인 접합법으로서 저온 단시간 접합의 가능성이 확인되었다.