• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.122-127
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• 2003

본 논문에서는 새로운 솔더 범프 형성 방법 중의 하나인 Solder droplet jetting에 의한 솔더 범프 형성 공정에 대해 연구하였으며, 이를 위해 솔더 제팅 직후의 안정한 솔더 액적(solder droplets)의 형성을 위한 공정 변수들의 영향에 대해 먼저 알아보았다 이를 위해 제팅 노즐에 가해지는 파형과 용융 솔더의 온도, 질소 가스의 압력 등에 의한 영향을 주로 살펴보았다. 다음으로 리플로를 거쳐 솔더 범프를 형성하였으며, 다양한 크기의 솔더 범프를 간단한 방법으로 형성하였다. 또한 무전해 니켈/솔더 계면 반응과 Bump shear test를 통한 기계적 성질을 고찰하는 한편, 계면 반응 결과는 스크린 프린팅에 의해 형성된 솔더 범프의 결과와 비교함으로써, 저가의 공정으로 미세 피치를 갖는 솔더 범프를 형성할 수 있는 Solder droplet jetting 방법이 기존의 방법에 의해 형성된 솔더 범프의 특성과 유사함을 고찰하였다. 마지막으로 실제 칩에 적용 되는 솔더 범프를 형성하여 플립칩 어셈블리 및 전기적 테스트를 수행하여, Solder droplet jetting이 실제 차세대 플립칩용 솔더 범프 형성 방법으로서 적용될 수 있음을 고찰하였다.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.80-83
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• 2003

본 연구에서는 고온 솔더 범프와 저온 솔더 패드를 이용하여 $140^{\circ}C$에서 1분간의 리플로 공정을 통해 접합에 성공하였다. 고온 솔더 범프로 Sn-4.0Ag-0.5Cu 솔더 볼을 사용하였고, 저온 솔더는 In-48Sn $(mp:\;117^{\circ}C)$ 솔더를 기판에 evaporation 방법으로 두께 $20\;{\mu}m$의 패드 형태로 증착하였다. $140^{\circ}C$에서 1분간의 리플로 공정을 통해 칩과 기판을 접합하였으며, 접합 단면을 관찰해 본 결과 저온 솔더가 녹아 고온 솔더에 wetting된 것을 관찰하였다. 이 시편을 상온에서 시효처리를 실시한 결과 시간의 경과에 따라 저온 솔더와 고온 솔더가 상호 확산하여 약 $40\;{\mu}m$였던 확산층의 범위가 점차 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 리플로 공정변수에 따른 솔더의 미세구조 변화 및 ball shear strength등의 기계적 특성에 대해 고찰하였다.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2002.11a
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• pp.105-108
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• 2002

환경에 관한 관심이 증대되면서 Sn37Pb 솔더를 대체하기 위한 새로운 무연솔더의 개발이 진행되고 있다1). 또한 연구의 초점이 되고 있는 것이 플럭스의 사용에 관한 것이다. 플럭스는 솔더의 산화막을 제거하는데 필수적이지만, 플럭스 세정제의 독성 문제로 무플럭스 솔더링에 대한 관심이 크게 증대되고 있다2),3). 무플럭스 솔더링의 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중 한가지가 플라즈마를 이용한 방법이다4). 본 연구에서는 솔더표면의 이물질과 산화막을 제거하기 위한 플라즈마 처리가 접합 후, 접합부에 미치는 영향에 대해서 알아보았다. 기판은 Evaporator를 이용하여 Au/Cu/Ni/Al UBM을 증착한 Si-wafer를 사용하였다. 사용된 솔더는 Sn37Pb, Sn3.5Ag와 Sn3.5Ag0.7Cu 솔더볼이며, 열중 및 적외선 겸용 리플로 머신과 Ar＋H$_2$를 이용한 플라즈마 에쳐를 사용하여 범프를 형성하였다. 플라즈마 처리가 계면의 미세조직과 기계적 강도에 끼치는 영향을 알아보기 위하여 플라즈마 처리된 시편과 리플로 한 후의 시편을 비교 분석하였다. 전단시험기로 계면의 강도를 측정하였으며, 주사전자현미경으로 범프의 표면과 계면 및 전단파면을 관찰하고 이에 대하여 고찰하였다. 산화막제거를 위한 플라즈마 처리가 저음점인 솔더의 미세조직을 기존의 솔더링 접합부와는 다르게 변화시킴으로써 솔더부의 전체적인 특성에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.7 no.2
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• pp.13-19
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• 2000

Shear strengths of BGA solder joints on Cu pads were studied for Cu-containing Sn (0, 1.5, and 2.5 wt.% Cu) and Sn-40Pb (0 and 0.5wt.% Cu) solders, with emphasis on the roles of the Cu-Sn intermetallic layer thickness and the roughness of the interface between the intermetalic layer and solder. The shear strength test was performed for as-soldered solder joints with various soldering reaction times up to 4 min. The addition of Cu to the pure Sn solder results in an enhanced growth of the intermetallic layer whereas the effect of Cu addition to the Sn-40Pb solder is primarily on the reduction of the roughness of the intermetallic/solder interface. The critical thickness of the intermetallic layer for a maximum shear strength depends on the solder materials, which was measured to be ~ 2.3 $\mu\textrm{m}$ for Sn-Cu solders and ~ 1.2 $\mu\textrm{m}$ for Sn-Pb-Cu solders. The shear strength at the critical intermetallic layer thickness seems to increase as the intermetallic/solder interface becomes rougher. This is in accordance with the observation that the sheared fracture occurred initially within the solder tends to shift towards the intermetallic/solder interface as the intermetallic layer grows above the critical thickness.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.10
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• pp.31-36
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• 2018

Fuses are used to protect electric circuits or devices from excess current. Glass-tube fuses are typically used, but problems have arisen due to the mandated switch from conventional solder to lead-free solder. This study used CFD to simulate the phenomenon of molten solder being poured out of a fuse during the soldering process for a fuse cap and fuse element. In addition, a method is proposed to prevent solder from overflowing, and its effectiveness was verified based on the analysis results. The results show that a sufficient increase of the temperature inside the glass tube before soldering and gravity can help to prevent the solder from overflowing.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2004.05a
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• pp.84-86
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• 2004

기존의 전자산업에서는 Sn-37Pb 공정솔더를 사용하였으나, 최근 납의 환경적인 문제로 인하여 무연 솔더에 관한 연구와 적용이 세계적으로 진행되고 있다. 무연 솔더의 실용화와 관련하여 Sn-37Pb 솔더와 같은 만능의 솔더는 없지만, 그 중 도입이 가장 유력시 되는 것으로 Sn-Ag-Cu계 솔더가 있다. (중략)

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.76-79
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• 2003

본 실험에서는 $S0.7wt\%Cu,\;Sn3.8wt\%Ag0.7wt\%Cu$ solder와 금속층으로서의 좋은 특성을 가지고 있지만 아직 연구 보고 된 적 없는 Pt층과의 리플로 반응에 의해 형성되는 계면금속간화합물의 상 분석을 시도 하였다 또한 솔더내 Cu함량에 따른 계면금속간화합물의 변화에 대하여 연구하기 위해 $Sn1.7wt\%Cu$솔더와 Pt층의 계면반응 현상에 대한 연구도 수행하였다. $Sn0.7(1.7)wt\%Cu$솔더는 순수한 Sn과 Cu를 이용하여 중량비로 제조하였고, $Sn3.8wt\%Ag0.7wt\%Cu$솔더는 솔더페이스트를 사용하였다. 분석은 SEM, EDS, XRD를 이용하였다. 분석 결과 세 가지 무연솔더 모두에서 $PtSn_4$가 계면 금속간화합물로 존재함을 발견하였으며 $1.7wt\%Cu$를 포함한 솔더와 Pt와의 반응에서는 고용도 이상으로 첨가된 Cu에 의해 솔더 내부에 조대한 형상의 $Cu_6Sn_5$가 존재함을 SEM 및 EDS분석을 통하여 발견 하였다.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2003.11a
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• pp.128-132
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• 2003

무전해 Ni-P UBM과 3가지 경우의 무연 솔더간의 계면연구를 통해 Bi가 솔더의 합금원소로 들어감에 따라 계면반응에 어떠한 영향을 줄 수 있는 가를 연구했다. 3가지 다른 무연 솔더는 Bi가 각각 $0wt\%,\;4.8wt\%,\;58wt\%$들어간 Sn3.5Ag, Sn3.5Ag4.8Bi, Sn58Bi 이다. reflow를 수행한 후에 세 가지 솔더에서 나타나는 계면에서의 IMC는 $Ni_3Sn_4$로서 어떤 다른 솔더도 Bi를 함유한 IMC가 계면에선 관찰되지 않았다. 다만 SnAgBi 솔더의 경우 특이하게 솔더내에서 침상의 $Ni_3Sn_4$가 reflow후에 관찰되었다. 또한 반응속도의 척도가 되는 Ni-P UBM소모속도를 비교해 보면 reflow후의 SnAg와 SnAgBi의 경우에는 비슷하나 SnBi의 경우에는 알서 두 솔더에 비해 눈에 띠게 느림을 관찰하였다. 이러한 Ni-P UBM의 소모경향을 Bi의 함량, 그에 따른 Sn의 상대적인 함량의 관점에서 고찰하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.13 no.4
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• pp.1-6
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• 1995

Sn-Pb계 솔더는 용접, 접합성, 가격등과, 작업성이 양호하기 때문에 전자기기 실장에 사용되어 왔고, 모든 실장장치도 Sn-Pb 솔더용으로 만들어져 있다. 그러나 솔더중의 Pb는 사용할 수 없다는 분위기가 점차 확산되고 있다. 이것은 Pb가 인체에 들어가면 중추신경을 손상시킨다고 알고 있기 때문이다. Pb의 사용 규제 조치에 대해 서는 10년전 부터 미국 국회에 몇번이나 상정된 바가 있지만, Pb피해에 대해서 입증 할 수 없다는 이유로 입안이 되지 않았지만, 실제는 대체합금이 없기 때문에 입안이 되지 않은 것으로 알려져 있다. 그러나 앞으로 5년 이내에 유예기간을 두고 2000년 이후 부터 사용을 규제할 것으로 알려져 있다. 또한 북유럽에는 Pb 솔더 금지법이 의회에 제출되어 있는 것으로 알려져 있고, 곧 OECD에서도 상정될 예정이다. 결국 지구상의 환경보호 차원에서 앞으로 Pb사용이 규제될 것임은 틀립이 없다. 따라서 Pb 가 함유되어 있지 않은 솔더의 개발은 각나라 마다 핫 이슈임에 틀림이 없다. 미국 AT&T 등에서 이미 Pb Free 솔더와 공정개발에 들어가 특허화하고 있고, 특히 유럽은 연구 개발이 왕성하여 Pb Free 솔더로서 실장한 핸더폰을 생산하는 실적까지 있다. 일본도 이미 대학, 연구소, 회사로 구성된 Pb Free 솔더 연구회가 구성되어 솔더개발 에 박차를 가하고 있다. 국내에 기업체, 연구소, 학교 등에서는 이러한 긴박감을 느 끼지 못하는 것으로 사료된다. 본 해설에서는 Sn-Pb 공정계 대체 솔더인 Pb Free 솔더 의 개발 방향과 문제점을 정리하여 기술하고자 한다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.17 no.3
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• pp.17-26
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• 2010

Pb-Sn solder is rapidly being replaced by lead-free solder for board-level interconnection in microelectronic package assemblies due to the environmental protection requirement. There is a general lack of mechanical reliability information available on the lead-free solder. In this study, thermo-mechanical behaviors of wire-bond plastic ball grid array (WB-PBGA) package assemblies are characterized by high-sensitivity moire interferometry. Experiments are conducted for two types of WB-PBGA packages that have Pb-Sn solder and lead-free solder as joint interconnections. Using real-time moire setup, fringe patterns are recorded and analyzed for several temperatures. Bending deformations of the assemblies and average strains of the solder balls are investigated and compared for the two type of WB-PBGA package assemblies. Results show that shear strain in #3 solder ball located near the chip shadow boundary is dominant for the failure of the package with Pb-Sn solder, while normal strain in #7 most outer solder ball is dominant for that with lead-free solder. It is also shown that the package with lead-free solder has much larger bending deformation and 10% larger maximum effective strain than the package with Pb-Sn solder at same temperature level.