• Journal of Welding and Joining
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• 제20권3호
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• pp.9-15
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• 2002

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.103-111
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• 2017

본 연구에서는 전동차의 전력 변환 장치로 많이 사용되고 있는 고전압 대전류용(3,300 V/1200 A급) insulated gate bipolar transistor(IGBT) 모듈에 대하여 열 사이클 조건하에서의 열-기계적 응력해석 및 피로수명해석을 수행하였다. 특히 최근 고전압 IGBT용으로 개발되고 있는 구리(copper) 와이어, 리본(ribbon) 와이어를 사용하였을 경우의 응력 및 피로수명을 기존의 알루미늄 와이어와 비교하여 분석하였다. 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에 응력이 3배 이상 많이 발생하였다. 리본 와이어의 경우 원형 와이어 보다 응력이 더 크게 발생하며, 구리 리본 와이어의 응력이 제일 높았다. 칩과 direct bond copper(DBC)를 접합하고 있는 칩 솔더부의 피로해석을 수행한 결과, 솔더의 크랙은 주로 솔더의 모서리에서 발생하였다. 원형 와이어를 사용할 경우 솔더의 크랙은 약 35,000 사이클에서 발생하기 시작하였으며, 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에서의 크랙의 발생 면적이 더 컸다. 반면 리본 와이어를 사용하였을 경우 크랙의 면적은 원형 와이어를 사용하였을 경우보다 적음을 알 수 있다. DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 경우 크랙의 성장 속도는 와이어의 재질이나 형태에 관계없이 비슷하였다. 그러나 칩 솔더에 비하여 크랙의 발생이 일찍 시작하며, 40,000 사이클이 되면 전체 솔더의 반 이상이 파괴됨을 알 수 있었다. 따라서 칩 솔더 보다는 DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 신뢰성이 더 큰 문제가 될 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.53-57
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• 2013

Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연솔더에서 Ag 함량의 감소는 기계적 충격 신뢰성 향상에 도움이 되는 반면 솔더링성을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 저 Ag함유 무연솔더의 솔더링성 향상을 위해 In을 첨가한 Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In 4원계 조성과 여기에 미량의 Mn 및 Pd을 첨가한 무연솔더 조성에 대하여 솔더 젖음성을 평가하고, 보드 레벨 BGA 패키지의 열싸이클링 및 기계적 충격 신뢰성을 평가하였다. Sn-1.2Ag-0.7Cu 조성에 0.4 wt% In을 첨가한 합금의 젖음성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu에 근접한 수준으로 향상되었으나, 패키지의 열싸이클링 신뢰성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu에 미치지 못하는 것으로 나타났다. Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In 조성에 0.03 wt% Pd의 첨가는 솔더 젖음성 및 패키지 신뢰성을 저하시킨 반면에 0.1 wt% Mn을 첨가한 합금은 특히 기계적 충격 신뢰성이 Sn-3.0Ag-0.5Cu는 물론 Sn-1.0Ag-0.5Cu보다도 우수한 수준으로 향상되었는데, 이는 Mn 첨가가 합금의 모듈러스를 감소시킨 데에 기인하는 것으로 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제10권11호
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• pp.770-777
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• 2000

기계적 합금화 공정으로 제조한 $1{\mu\textrm{m}}$ 이하 크기의 $Cu_6Sn_5$를 63Sn-37Pb 솔더합금에 첨가하여, $Cu_6Sn_5$ 첨가분율에 따른 미세구조와 기계적 성질을 Cu를 첨가한 솔더합금과 비교하였다. $Cu_6Sn_5$를 첨가한 솔더합금에 비해 Cu를 첨가한 솔더합금에서 첨가분율에 따른 $Cu_6Sn_5$ 함량의 증가와 크기 성장의 정도가 더욱 현저하게 발생하였다. Cu를 첨가한 솔더합금에 비해 $Cu_6Sn_5$를 첨가한 솔더합금에서 항복강도의 향상 정도는 저하하였으나, 더 높은 최대인장강도를 얻을 수 있었다. 1~9 vol%의 $Cu_6Sn_5$를 첨가함에 따란 63Sn-37Pb 솔더합금의 항복강도가 23 MPa에서 36MPa 정도로 증가하였으며, 1~9vol%의 Cu 첨가시에는 항복강도가 40 MPa로 향상되었다. 각기 5 vol%의 $Cu_6Sn_5$와 Cu를 첨가함에 따라 63Sn-37Pb 솔더합금의 인장강도가 34.7 MPa에서 45.3MPa and to 43.1 MPa로 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.43-49
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• 2019

본 연구에서는 그래핀 산화(graphene oxide, GO) 분말 복합 Sn-3.0Ag-0.5Cu(in wt.%) 솔더페이스트를 이용한 플렉시블 기판과 SOP(small outline package) 사이의 솔더 접합부의 굽힘 신뢰성 향상에 관한 새로운 접근을 제안하였다. 솔더페이스트에 GO의 첨가는 녹는점에 약간의 영향을 미치었으나 그 차이는 미미한 것으로 나타났다. 한편, GO의 첨가는 리플로우 공정 동안 솔더 접합부의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장과 두께를 억제 할 수 있음을 확인하였다. 더욱이 접합부의 신뢰성에 미치는 영향을 살펴보고자 반복 굽힘 시험을 진행하였으며 GO 분말의 첨가로 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상 시킬 수 있었다. 0.2 wt.%의 GO가 첨가된 솔더 접합부의 경우 GO가 첨가되지 않은 경우에 비하여 굽힘 수명은 20% 가량 증가하는 것으로 나타났다. GO가 첨가된 경우 솔더 접합부의 인장 강도와 연성이 증가하게 나타났는데 이러한 GO 첨가에 의한 기계적 특성 향상이 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상에 기여한 것으로 추측된다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 The IMAPS-Korea Workshop 2001 Emerging Technology on packaging
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• pp.127-133
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• 2001

솔더볼의 피로강도에 대한 솔더 조성의 영향을 조사하기 위하여 패키지 신뢰성 시험을 실시하였다. 공정조성 솔더, S $n_{62}$P $b_{36}$A $g_2$, S $n_{63}$P $b_{34.5}$A $g_2$S $b_{0.5}$ 솔더를 사용해 제조된 시편을 MRT Lv 2a 조건에서 전처리 후 TC 시험을 수행하였다. 제조 직후, 전처리 후, TC 후 각각에 대하여 전단강도를 측정하였으며, 미세 조직 사진을 얻었다. 또한, SEM과 EDX를 이용하여 파괴 기구에 대한 분석을 실시하였으며, 신뢰성 시험 후 전단강도의 저하에 대하여 논의하였다.다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권1호
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• pp.59-64
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• 1999

본 연구에서는 솔더링(soldering)공정 전, 기판의 최적의 건조 시간과 PCB기판에 묻은 수분이 솔더링에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 하였다. 실험결과, 솔더링 중 건조시간이 증가할수록 솔더링성(solderabillity)이 향상됨을 알 수 있었다. 즉, 건조된 시편이 함습한 시편에 비해 젖음 시간(wetting time)이 약 0.2초 짧고 젖음력(wetting force)이 2~4mN증가되었다. 338k에서 30분 이상 건조시켰을 때 최소 미납 결함과 리드와 기판의 최고 인장강도가 얻어 졌다. 또, 건조시간을 45분가지 증가시킬 때, 건조시간 증가에 따라 솔더볼 발생 양이 감소하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권2호
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• pp.47-53
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• 2000

TSM(Top Surface Metallurgy)이 증착된 유리기판의 Pb-free 솔더에 대한 젖음성을 무플럭스하에서 wetting balance법으로 평가하였다. TSM 층의 젖음성을 단면 증착시편의 wetting balance법으로부터 도출된 새로운 젖음성 지수들로 평가할 수 있었다. 유리기판의 TSM층으로는, Cu를 젖음층으로 하고 Au를 Cu의 산화 방지 층으로 사용하는 경우가 Au 자체를 젖음층으로 사용하는 경우보다 우수하였다. SnSb 솔더는 SnAg, SnBi, SnIn 솔더보다 TSM층에 대한 젖음특성이 우수하였다. 유리기판에 단면 증착된 TSM과 Pb-free솔더의 접촉각을 $F_{s}$와 기울어짐각을 측정하고, 메니스커스의 정적 상태에서 힘의 평형으로부터 유도된 식을 이용하여 계산할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.351-357
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• 2005

솔더/UBM 계면반응에 따른 솔더범프의 기계적 신뢰성을 평가하기 위한 방안으로서 Cu UBM 상에서 리플로우한 Sn-52In 솔더범프의 리플로우 조건에 따른 전단응력과 전단에너지의 변화거동을 비교하였다. 리플로우 조건에 따른 전단에너지의 변화거동이 전단강도에 비해 Sn-52In/Cu 계면반응 및 파괴모드의 변화거동과 훨씬 잘 일치하여 솔더/UBM 계면반응에 따른 기계적 신뢰성을 분석하는데 전단에너지가 전단강도보다 훨씬 효과적인 평가 방안임을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.164-165
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• 2008

현재의 소자간 연결을 위해 사용되는 금속배선 PCB의 한계로 인해 보다 고속/대용량의 광PCB가 크게 각광받고 있다. 본 논문에서는 광PCB와 소자간의 전기적 연결을 위해 사용되는 솔더 범프를 전도성 에폭시를 사용하여 마이크로 머시닝 공정을 통해 구현하고 제작된 솔더 범프의 I-V 특성을 살펴보았다. 제작된 100 um $\times$ 100 um $\times$ 25 um 와 300 um $\times$ 300 um $\times$ 25 um 의 샘플에서 각각 30 m$\Omega$과 90m$\Omega$의 전기저항을 얻을 수 있었다. 이를 통해 향후 센서및 엑츄에이터 시스템과 광 MEMS 등의 여러 분야에서 전도성 에폭시 솔더 범프를 이용하여 우수한 성능의 플립칩 본딩을 구현할 수 있을 것이다.