Electroless and electro Ni plating is applied to form bumps for filip chip interconnection. Characteristics of each nickel are also investigated. Typical properties are investigated according to various conditions like temperature, pH and current density. Electroless nickel plating rate and composition were researched as a function of temperature and $H^+$ ion concentration. Electro nickel plating rate and properties were commanded as a function of current density. Based on these observations, characteristics dependence to each variables are estimated.
To know the mechanical properties of each plating, we did some experiments like compressive test and bump shear tests. Electroless plated nickel bump has high hardness and stiffness. The bump was deformed little volume by test blade in shear test and bounded from substrate after few micrometers blade moving. For case of compressive test, it has almost elastic deformation. Otherwise, electroplated nickel bump has opposite properties for electroless nickel. The blade sliced nickel bump and kept moving at the end of the bump in shear test. Because of soft feature of electroplated nickel bump, large plastic deformation was happened in both tests. The pH and current density were not affected the result of bump shear test but serviced compressive test. As increase current density in electroplating, bump begins to be soft. Hardness get to be high by increasing pH in electroless plating.
After interconnection of each nickel bumps by ACF flip chip method, we got the high reliability through severe condition, drop test.
전해 및 무전해 도금법으로 니켈 도금막 및 범프를 제작하여 기계적 물성을 비교하였다. 도금 조건에 따른 도금막의 성질을 알아보았다. 무전해 니켈 도금은 pH가 증가할수록, 또 도금욕의 온도가 증가할수록 도금속도가 빨라진다. pH가 낮아질수록 P함량이 증가하고 P함량에 많아질수록 회절픽은 broad하게 넓어지고 경도는 감소하며 비저항은 증가한다. 전해 니켈 도금은 전류밀도가 증가할수록 도금속도가 증가하며 빠른 증착속도로 인해 내부 공공 증가와 밀도 감소가 초래되어 전류밀도의 증가에 따라 경도의 감소와 전기 비저항의 증가가 측정되었다. 압입시험, 전단 시험, 긁힘 시험 등의 기계적 물성 측정을 통해 각 도금법으로 제작된 범프간 특성을 비교하였다. 압입시험 시 하중-변형 곡선에서 얻은 결과로 부터 스트레스-변형 데이터를 변환해 보았을 때 무전해 도금 니켈 범프는 탄성변형계수가 전해 도금 니켈에 비해 12배가 큰 성질을 보였다. 800MPa하중 인가시 소성변형이 거의 일어나지 않고 탄성변형만 일어났다. 전해 도금 니켈 범프는 70MPa 까지 탄성변형을 이뤄졌고 그 이상에서는 소성변형이 일어나는 무른 특성을 가졌고 전류밀도가 증가함에 따라 더 soft해지는 경향을 보였다. Bump shear test 결과 무전해 도금 니켈 범프가 거의 소성변형 없이 기판에서 떨어져 나가는 반면 전해 도금 니켈 범프는 큰 소성변형을 일으키며 잘려나가는 결과를 보여 앞선 압입시험의 결과 양상에 부합하는 결과를 보였다. 긁힘시험을 통해 도금막의 접착력을 측정하려 하였으나 도금막 자체가 워낙 soft해서 도금막이 깨지는 부분을 찾기 어려웠다. Drop test를 통해 충격저항 신뢰성을 측정하였고 두가지 도금법에 의해 제작된 니켈 범프의 어느쪽에서도 open circuit이 전혀 일어나지 않는 높은 신뢰성을 보였다.
