• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.91-97
• /
• 2022

본 연구에서는 솔더 분말 크기에 따른 솔더페이스트의 젖음성 및 레올로지 특성을 평가하였다. 솔더페이스트는 T4 (20~28 ㎛), T5 (15~25 ㎛), T6 (5~15 ㎛) 3종류의 Sn-Ag-Cu 합금 분말을 사용하였고, 플럭스와 진공에서 혼합하여 솔더페이스트를 제조하였다. 스파이럴 점도계로 10 rpm의 속도로 측정했을 때 T4, T5, T6 솔더페이스트의 점도는 각각 155, 263, 418 Pa·s의 점도를 보이며, 분말크기가 감소함에 따라 점도는 증가되는 것이 관찰되었다. 또한, 솔더페이스트의 경시변화에 따른 점도변화를 관찰하였으며, 7일 후 T4 솔더페이스트의 경우 점도가 2.6% 증가하여 거의 변화가 없었으나, T5는 20.6%의 증가를 보였으며, T6의 경우 점도 증가가 매우 높아 스파이럴 점도계로는 측정이 불가하였다. 분말 크기에 따른 솔더페이스트 점도 특성은 솔더의 인쇄성에 큰 영향을 주었다. T4 솔더페이스트의 경우 인쇄특성 및 슬럼프와 브릿징 특성이 우수하였지만, 분말 크기가 작은 T5의 경우 인쇄성이 다소 떨어졌으며, T6의 경우 점도가 높아 솔더페이스트가 마스크 개구홀의 벽에 붙고, 따라서 인쇄성이 매우 떨어지는 모습을 보였다. 솔더링을 진행할 경우, T6 솔더페이스트는 디웨팅(dewetting)이 발생하여 젖음성도 T4, T5에 비해 낮은 것이 관찰되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.5-11
• /
• 2001

SMT(Surface Mount Technology)패키징 공정에서 발생하는 솔더 페이스트의 용융거동과 브릿지 현상을 관찰하였다. 이를 위하여 Cu 패드위에 Sn-37%Pb 조성의 솔더 페이스트를 인쇄하였으며, 인쇄된 PCB기판을 솔더의 융점($183^{\circ}C$)이상으로 가열하였다. 이 때에 페이스트의 용융거동을 조사하기 위하여 CCD카메라를 이용하여 근접촬영하였다. 솔더링시 솔더 페이스트가 용융.응집되는 과정을 규명하기 위하여 동일한 조성의 0.76 mm직경을 갖는 두 개의 솔더 볼을 사용하여 모델링 하였다. 솔더 페이스트의 용융거동을 관찰한 결과 페이스트는 인쇄된 부분의 가장자리에서 안쪽으로 녹아들어가는 모습을 보였다. 또한, 페이스트의 높이는 가열 초기 270 $\mu\textrm{m}$에서 가열후 약 35초 경과시 200 $\mu\textrm{m}$로 줄어들었다가 최종적으로 250 $\mu\textrm{m}$로 다시 증가하였으며, 이 때 용융된 페이스트 내에서 기포가 방출되었다. 솔더볼의 용융모델에서 용융온도가 $280^{\circ}C$인 경우에 솔더볼의 접촉면적과 솔더링 시간 사이에는 $\chi^2/t=4r \; \gamma/\eta=7.56 m^2$/s의 관계식이 성립됨을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.69-74
• /
• 2015

첨단 전자기기에 사용되는 전자부품의 크기와 접속피치가 감소하면서 리플로우 공정 후 플럭스 잔사의 세정이 어려워짐에 따라 무세정 솔더 페이스트에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 SAC305 솔더분말과 에폭시 레진을 주성분으로 하는 경화성 플럭스를 혼합하여 제조한 에폭시 경화형 솔더 페이스트에 대하여 리플로우 공정성, 플럭스 잔사의 부식성, 솔더볼 및 보드레벨 BGA 패키지 솔더 접합부의 기계적 거동을 기존 로진계 솔더 페이스트와 비교하여 평가하였다. 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 솔더 접합부 주변에 경화물 필렛을 형성한 것으로 보아 플럭싱 작용에 의해 솔더 접합부가 형성된 이후에 경화반응이 진행되는 것을 확인할 수 있었으며, 동판에 대한 젖음성 시험을 통해 기존상용 솔더 페이스트 정도의 납퍼짐성을 갖는 것을 알 수 있었다. 리플로우 후 동판에 대한 고온 고습 시험을 통해 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 동판 부식을 전혀 발생시키지 않는 것으로 나타났는데, 이는 FT-IR 분석결과 에폭시 경화반응을 통해 단단히 고정된 결과로 생각되었다. 볼전단, 볼당김 및 다이전단 시험 결과, 솔더 접합부 주변에 형성된 경화물 필렛은 솔더 표면과 접착본딩을 형성하며, 다이전단강도를 15~40% 정도 향상시키는 것으로 보아 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 플럭스 잔사 세정공정의 생략과 함께 솔더 접합부 보강효과를 통해 패키지 신뢰성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 생각되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.226-227
• /
• 2015

인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 인쇄하기 위하여 스테인리스 스틸 (Stainless steel, (i.e., SUS)) 재질의 솔더 페이스트 인쇄용 스텐실 마스크가 사용되고 있다. 하지만, 솔더 페이스트가 스텐실 마스크에 쉽게 달라붙기 때문에 솔더 페이스트에 의한 오염으로 인하여 생산성이 떨어지며, 스텐실 마스크 수명이 짧아지는 문제점이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 스텐실 마스크 표면에 소수성을 가진 고분자 코팅을 함으로써 솔더 페이스트가 쉽게 붙는 것을 억제하고자 하였다. 더욱 중요하게 스텐실 마스크에 전해연마 및 플라즈마 처리를 통한 표면 개질을 부여함으로써 고분자 코팅의 내구성을 향상시키고자 하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
• /
• pp.82-82
• /
• 2010

표면실장 공법을 통해 CSP 패키지를 보드에 실장 하는데 있어 무연솔더 접합부의 신뢰성에 영향을 미치는 인자 중 가장 중요한 것은 접합부에 형성되는 IMC (Intermetallic compound, 금속간화합물)인 것으로 알려져 있다. 접합부의 칩 부분에는 솔더와 칩의 UBM (Under bump metalization)이 접합하여 IMC가 형성되나, 보드 부분에는 솔더와 보드의 UBM 뿐만 아니라 그 사이에 솔더 페이스트가 함께 접합되어 IMC가 형성된다. 본 연구에서는 패키지의 신뢰성 연구를 위해 솔더 페이스트의 유무 및 두께에 따른 무연 솔더 접합부의 미세조직의 변화를 분석하였다. 본 실험에서는 Sn-3.0(Wt.%)Ag-0.5Cu 조성과 본 연구진에 의해 개발된 Sn-Ag-Cu-In 조성의 직경 $450{\mu}m$ 솔더 볼을 사용하였으며, 솔더 페이스트는 상용 Sn-3.0Ag-0.5Cu (ALPHA OM-325)를 사용하였다. 칩은 ENIG (Electroless nickel immersion gold) finish pad가 형성된 CSP (Chip scale package)를, 보드는 OSP (Organic solderability preservative)/Cu finish pad가 형성된 것을 사용하였다. 실험 방법은 보드를 솔더 페이스트 없이 플라즈마 처리 한 것, 솔더 페이스트를 $30{\mu}m$ 두께로 인쇄한 것, $120{\mu}m$의 두께로 인쇄한 것, 이렇게 3가지 조건으로 준비한 후, 솔더 볼이 bumping된 칩을 mounting하여, $242^{\circ}C$의 peak 온도 조건의 oven(1809UL, Heller)에서 reflow를 실시하여 패키지를 형성하였다. 이후 시편은 정밀 연마한 후, OM(Optical Microscopic)과 SEM(scanning electron microscope) 및 EDS(energy dispersive spectroscope)를 사용하여 솔더 접합부 IMC의 미세조직을 관찰, 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.47-53
• /
• 2010

본 연구에서는 솔더 페이스트를 이용한 프린팅 공정의 해석에 대해 연구를 수행하였다. 스텐실 프린팅 공정의 설계에서 중요한 인자는 프린팅 조건, 스텐실 설계, 그리고 솔더 페이스트의 물성 등이다. 본 연구에서는 이 인자들 중에서, 솔더 페이스트의 점도와 표면장력, 그리고 솔더 페이스트와 스텐실 사이의 접촉각이 프린팅 공정의 성능에 미치는 영향을 해석을 통해 파악하였다. 실제 해석에 앞서 압력에 의해서 솔더 페이스트가 스텐실에 채워지는 단순화된 형상과 조건으로 해석을 수행하였다. 해석은 마이크로 유동의 해석에 많이 이용이 되고 있는 상용 소프트웨어인 콤솔(COMSOL)을 이용하였고 축대칭으로 해석하였다. 해석 결과, 솔더 페이스트의 점도는 충진률에 큰 영향을 줌을 알 수 있었고 표면장력과 접촉각은 충진되는 형상에 영향을 줌을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.129-129
• /
• 2017

열전재료는 열에너지를 전기에너지로 또는 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 가장 널리 사용되는 재료이다. $Bi_2Te_3$계 열전 재료는 400K 이하의 비교적 저온 영역에서 높은 성능지수(Dimensionless Figure of merit, ZT($={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$, ${\alpha}$: 제백계수, ${\sigma}$: 전기전도도, T: 절대온도, ${\kappa}$: 열전도도))를 나타내는 열전재료이며 자동차 시트나 정수기 등에 응용되고 있다. 열전모듈은 제조시 수십 개에서 수백 개 이상의 n형 및 p형 열전소자를 알루미나($Al_2O_3$)와 같은 세라믹 기판(substrate) 상에 접합된 동 전극 위에 전기적으로 서로 직렬로 접합시켜 제조한다. 기존의 열전모듈의 제조방법에는 동 전극 위에 위에 Sn합금 분말과 플럭스(flux)의 혼합물인 솔더페이스트를 스크린 인쇄법을 사용하여 동 전극에 도포한 다음, 그 위에 열전소자를 얹고 약 520K의 열풍을 가하여 솔더를 용융시켜 열전소자와 동 전극을 접합시킨다. 스크린 인쇄법에서는 인쇄 압력이 일정하지 않으면, 솔더페이스트 층의 두께가 균일하지 않게 되어 열전소자 접합부의 불량을 유발시킨다. 그러나 열모듈은 단 하나의 접합 불량이 모듈 전체의 열전변환성능에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 솔더페이스트를 도포하지 않고 열전소자를 직접 동 전극과 접합할 수 있는 방법을 고안하였다. 무전해도금을 이용한 니켈층을 형성시킨 $Bi_2Te_3$계 열전소자 표면에 약 $50{\mu}m$의 주석도금층을 전기도금법을 구사하여 형성시켰다. 그 후, wire cutting을 통하여 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$의 크기로 절단한 주석도금된 열전소자를 동 전극에 얹고 1.1KPa의 압력을 가하면서 523K의 핫플레이트 위에서 3분간 방치하여 직접(direct) 열압착 접합을 실시하였다. 접합부의 단면을 SEM을 이용하여 관찰한 결과, 동 전극과 열전소자 사이의 계면에 용융 후 응고된 주석층이 결함없이 균일하게 형성된 양호한 접합부를 관찰할 수 있었다. 따라서, 솔더페이스트를 이용하지 않고, 열전소자 표면에 주석도금을 실시한 후, 동 전극과 직접 열압착 본딩을 실시하는 방법은 균일한 접합계면을 얻을 수 있는 새로운 공정으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.35-41
• /
• 2022

5G 시대를 맞아, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 자율주행 차량, 스마트 제조 등의 기술 소요가 증가하고 있다. 전자기기의 고효율을 위해 고집적회로 및 패키징 연구는 중요하다. 전해도금된 솔더는 범프 조성의 균일성에 한계가 있다. 작은 크기의 솔더 파우더로 구성된 솔더 페이스트는 고집적 패키징에 일반적으로 사용되는 솔더 중 하나이다. 솔더 페이스트에 나노 입자를 첨가하거나 기판 표면 마감 처리를 하여 젖음성을 향상시키고, 금속 패드 계면에서 금속간화합물의 성장을 억제하는 연구가 진행중이다. 본 논문은 나노 입자 첨가를 통한 솔더 페이스트의 젖음성 향상과 계면 금속간화합물의 성장을 억제하는 원리에 대하여 설명한다.

• 청정기술
• /
• 제14권2호
• /
• pp.103-109
• /
• 2008

본 연구에서는 솔더페이스트(solder paste)로 솔더링후 표면에 잔류하는 플럭스(flux)의 효과적인 세정성능 평가방법 개발을 목적으로 하였다. 솔더링시 플럭스의 퍼짐오차를 줄이기 위해 본 연구에서 고안한 금속치구를 이용하여 1,1,1-TCE 및 플럭스 제거용 몇 가지 대표 준수계 대체세정제에 대하여 세정시간에 따른 플럭스 제거율을 무게측정법으로 측정, 비교하였다. 세정시간 변화에 따른 각 세정제의 세정효율을 측정한 결과 측정값들의 상대표준편차(RSD)가 약 4%이하로 data의 신뢰성이 확인되었다. 따라서 솔더페이스트로 솔더링후 대체세정제의 잔류플럭스의 세정성능 평가시험에 본 연구에서 적용한 금속치구(metal test tool)를 이용한 평가방법이 유력한 방법으로 적용가능할 것으로 판단된다. 그리고 이 평가방법을 적용한 결과 현재 상용화 되어 있는 우수하다고 알려진 몇 가지 대표 준수계 대체세정제 중 ST100SX와 750H가 고활성 플럭스에 대한 세정력이 우수한 성능을 나타냈으나 기존의 1,1,1-TCE에 비해서는 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제41권3호
• /
• pp.139-146
• /
• 2004

본 논문에서는 솔더페이스트의 이차원 및 삼차원 자동검사를 함께 할 수 있는 복합 검사 광학계와 그 구동유닛을 단일 프로브 시스템으로 구현하고, 그를 위한 효과적인 비젼검사 알고리즘을 제안하였다. 솔더페이스트의 이차원 검사에는 One-pass Run Length 레이블링 알고리즘을 제안하여 입력 영상으로부터 솔더 페이스트 형상을 효과적으로 추출하도록 하였고, 고속 검사를 위한 프로브의 최적 이동 경로도 구하였으며, 삼차원 검사에는 기존의 레이져 슬릿빔(slit-beam) 방식 대신 격자 투영식 모아레 간섭계에 기반한 위상이동 알고리즘을 도입하여 고정밀 검사가 가능토록 하였다. 전체 소프트웨어 구현에는 MMX 병렬처리기법도 적용함으로써 더욱 고속화 하였다. 10㎜×10㎜의 단위 측정영역(field of view: FOV)에 대하여 x, y 축으로 10㎛ Z축으로 l ㎛의 분해능을 가지는 이차원 및 삼차원 복합 광학 검사 시스템을 제작하여 실험한 결과, 한 FOV에 대한 솔더페이스트의 이차원 및 삼차원 검사를 영상포착 후 각각 평균 11msec와 15msec의 짧은 시간에 처리할 수 있었고, ±1㎛의 두께 측정 정밀도를 얻을 수 있었다.