마이크로전자및패키징학회지 (Journal of the Microelectronics and Packaging Society)

  • 제12권1호
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  • Pages.35-40
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  • 2005
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  • 1226-9360(pISSN)
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  • 2287-7525(eISSN)
한국마이크로전자및패키징학회 (The Korean Microelectronics and Packaging Society)
권호 표지

전기화학적 환원 분석을 통한 무연 솔더 합금의 산화에 대한 연구

The Oxidation Study of Lead-Free Solder Alloys Using Electrochemical Reduction Analysis

  • 조성일 (한국과학기술원 신소재공학과 전자패키지재료연구센터) ;
  • 유진 (한국과학기술원 신소재공학과 전자패키지재료연구센터) ;
  • 강성권 ;
  • Cho Sungil (Center for Electronic Packaging Materials, Department of Materials Science and Engineering Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)) ;
  • Yu Jin (Center for Electronic Packaging Materials, Department of Materials Science and Engineering Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)) ;
  • Kang Sung K. (IBM T. J. Watson Research Center) ;
  • Shih Da-Yuan (IBM T. J. Watson Research Center)
  • 발행 : 2005.03.01
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초록

전자 부품에 인체에 유해한 납을 사용하지 않기 위해서 Sn을 주 원소로 한 무연 솔더 합금의 개발이 활발히 진행되고 있다. 무연 솔더 합금의 열역학적, 기계적 특성은 많이 연구되었으나 산화 거동에 대해서는 거의 연구가 되어있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Sn 및 Sn-0.7Cu, Sn-3.5Ag, Sn-lZn, Sn-9Zn 합금에 대해 $150^{\circ}C$ 산화 거동을 연구하였다. 전기화학적 환원 분석을 통해 표면에 형성된 산화물의 종류와 양을 분석하여 합금 원소에 따른 산화 거동을 비교하였고 XPS 표면분석을 통하여 환원 실험 결과를 뒷받침하였다. 또한 합금 원소에 따른 산화물 성장 속도를 비교하였다. Sn-0.7Cu 와 Sn-3.5Ag의 경우 Sn의 산화와 비슷한 거동을 보였다. 산화 초기에는 SnO가 형성되고 산화가 진행됨에 따라 SnO 와 $SnO_2$가 같이 존재하되 $SnO_2$가 우세하게 성장하였다. Zn를 포함한 Sn 합금의 경우 ZnO와 $SnO_2$가 형성되었다. Zn의 첨가로 인해 $SnO_2$의 형성이 촉진되었고 SnO는 억제하는 것을 발견하였다.

The oxidation of pure Sn and Sn-0.7Cu, Sn-3.5Ag, Sn-lZn, and Sn-9Zn alloys at $150^{\circ}C$ was investigated. Both the chemical nature and the amount of oxides were characterized using electrochemical reduction analysis by measuring the electrolytic reduction potential and total transferred electrical charges. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was also conducted to support the results of reduction analysis. The effect of Cu, Ag and Zn addition on surface oxidation of Sn alloys is reported. For Sn, Sn-0.7Cu and Sn-3.5Ag, SnO grew first and then the mixture of SnO and $SnO_2$ was found. $SnO_2$ grew predominantly for a long-time aging. For Zn containing Sn alloys, both ZnO and $SnO_2$ were formed. Zn promotes the formation of $SnO_2$. Sn oxide growth rate of Pb-free solder alloys was also discussed in terms of alloying elements.

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