The soldering process has been widely used to provide the mechanical and electrical connection between the chip and substrate. Since the number of the I/O interconnections increases and the smaller, the thinner package is required in the electronic packaging, it is necessary to develop a bonding process which satisfies these requirements. In this work, a soldering method using the longitudinal ultrasonic vibration is investigated through the modeling and experiment.
An efficient ultrasonic soldering method of inserting the metal bumps into the solder is investigated in this work for electronic packaging. The effects of the process parameters such as the ultrasonic frequency, amplitude, dimensions of the metal bump and solder are analyzed through the viscoelastic modeling. The ultrasonic soldering was conducted using the Cu and Au bumps, and the acceptable bonding condition was determined from the tensile strength. Localized heating of the solder was achieved and the stirring action due to the ultrasonic influences the bond strength and microstructure of the eutectic solder. Since higher temperature is obtained with smaller solder, the proposed ultrasonic soldering method appears to be applicable to the high-density electronic packaging.
칩과 기판간의 전기적, 기계적 접속을 위하여 솔더링 공정은 널리 이용되고 있다. I/O 단자의 갯수가 증가하고 패키징이 경박단소화 되는 추세에 따라, 기존의 리플로우 솔더링 공정과 다른 패키징 방법이 요구되고 있다. 본 연구에서는 종방향 초음파를 이용한 전자패키징 방법을 제안하고 모델링을 거쳐 실험을 수행하였다. 금속 범프를 솔더에 종방향 초음파를 이용하여 접합을 수행하는 방법으로써, 초음파 주파수, 진폭, 금속범프의 크기 등의 공정변수가 접합에 미치는 영향을 점탄성 모델링을 통하여 규명하였다. Cu 범프와 Au 범프를 이용하여 실험을 수행하였으며, 접합 강도 시험을 통하여 최적 접합 조건을 선정하였다. 비교적 저온에서 솔더에 대한 국부적 가열이 가능하므로 제안된 초음파 솔더링 공정은 고밀도 전자 패키징 분야에 적합할 것으로 판단된다.
