• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권4호
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• pp.1-9
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• 2002

Ball grid array (BGA) substrate 상의 0.5 $\mu\textrm{m}$Au/5 $\mu\textrm{m}$Ni/Cu 층으로 구성된 접촉 패드(pad)와 In-15(wt.%)Pb-5Ag 솔더 볼 사이에서 리플로우 및 고상 시효동안 일어나는 금속학적 반응 특성이 조사되었다. 1-5 분의 리플로우 시간에 따라 솔더/패드 계면에서 $AuIn_2$ 또는 Ni-In 금속간 화합물층이 형성됨이 관찰되었다. 리플로우 동안 용융 In-l5Pb-5Ag 솔더 내로의 Au 층의 용해 속도는 $2\times 10^{-3}$ $\mu\textrm{m}$/sec 정도로 측정되어 공정 Sn-37Pb와 비교하여 매우 느린 것으로 관찰되었다. $130^{\circ}C$에서 500시간의 고상 시효 후에는 초기 리플로우 시간에 관계없이 $Ni_{28}In_{72}$ 금속간 화합물층이 약 3 $\mu\textrm{m}$까지 성장하였다. 이를 통하여 솔더 합금에서의 In 원자들은 아래의 Ni 층과 반응하기 위하여 리플로우 동안 형성된 $AuIn_2$상을 통하여 확산하는 것으로 관찰되었다. 미세구조 관찰과 전단 시험을 통하여 In-l5Pb-5Ag합금의 경우는 Sn-37Pb 조성과는 달리 Au/Ni surface finish 상에 사용시에도 솔더 접합부에서의 Au-embrittlement를 야기 시키지 않는 것으로 분석되었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제26권1호
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• pp.37-43
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• 2008

• 대한치과기공학회지
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• 제24권1호
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• pp.65-71
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• 2002

This study was performed to observe the microhardness change of the surface and the bonding strength between the porcelain and alloy specimens in order to investigate the effects of appended indium, tin and copper on interfacial properties of Au-Pd-Ag alloys. The hardness of castings was measured with a micro-Vicker's hardness tester. The interfacial shear bonding strength between alloy specimen and fused porcelain was measured with a mechanical testing system(MTS 858.20). The microhardness of Au-Pd-Ag alloy was increased by adding indium and tin, but not increased by adding copper. The shear bonding strength of Au-Pd-Ag-Sn alloy and Au-Pd-Ag-Cu alloy showed 87MPa, 57MPa. The higher concentration of adding elements showed the higher shear bonding strength.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권6호
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• pp.74-82
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• 2000

The fluxless wetting properties of UBM-coated Si-wafer to the binary lead-free solders(Sn-Ag, Sn-Sb, Sjn-In, Sn0Bi) were estimated by wetting balance method. With the new wettability indices from the wetting curves of one side coated specimen, the wetting property estimation of UBM-coated Si-wafer was possible. For UBM of Si-chip, Au/Cu/Cr UBm was better than au/Ni/TI in the point of wetting time/ At general reflow process temperature, the wettability of high melting point solders(Sn-Sb, Sn-Ag) was better than that of low melting point one(Sn-Bi, Sn-In). The contact angle of the one side coated Si-plate to the solder could be calculated from the force balance equation by measuring the static state force and the tilt angle.

• Journal of Welding and Joining
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• 제21권7호
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• pp.59-64
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• 2003

Microstructure and shear strength of Sn-Zn lead-free solders and Au/Ni/Cu UBM joint under thermal aging conditions was investigated. The samples were aged isothermally at 10$0^{\circ}C$ and 15$0^{\circ}C$ for 300, 600, and 900 hours. The IMCs(Intermetallic Compound) at the interface between solder and UBM were examined by FESEM and TEM. The results showed that the shear strength was decreased with aging time and temperature. The solder ball with high activated RA flux had about 8.2% higher shear strength than that of RMA flux. Poor wetting and many voids were observed in the fractured solder joint with of RMA flux. The decreased shear strengths were caused by IMC growth and Zn grain coarsening. Zn reacted with Au and then was transformed to the $\beta$ -AuZn compound. Although AuZn grew first, $r-Ni_5Zn_{21}$ compounds were formed with aging time. The layers indicated by $Ni_5Zn_{21}(1)$, (2), and (3) were formed with the thickness of ∼0.7 ${\mu}{\textrm}{m}$, ∼4 ${\mu}{\textrm}{m}$, and ∼2 ${\mu}{\textrm}{m}$, respectively.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.68-68
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• 2003

최근의 전자부품은 고밀도 고집적화 됨에 따라 여러 가지 문제점들이 발생되고 있다. 그 중 부품이 실장되는 부분에 사용되는 솔더나 전기적 회로를 구성하는 패턴간에 금속 이온 마이그레이션(Metallic Ion Migration)이 발생하여 전기적 단락(Short)를 유발함으로써 전자제품의 치명적 고장을 유발한다. 본 연구는 이온 마이그레이션 현상을 물방울시험(Water Drop Test)을 통하여 재현함으로써 발생 메카니즘을 확인하여 발생원인을 직접적으로 관찰하고, 각 종 패턴의 거리 및 전압에 따른 발생속도의 차이를 조사하기 위하여 수행되었다. 이러한 실험을 위하여 콤 패턴(Comb Pattern)의 FR-4 재질 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)을 사용하였으며, 사용된 전극재질로는 Cu, SnPb, Au를 사용하였고, 패턴간 거리는 0.5, 1.0, 2.0mm의 3가지 종류로 구분하였다. 또한 패턴간에 인간 된 전압은 6.5V, 15V를 인가한 후 마이그레이션이 발생되는 시간을 측정하였다. 이러한 실험으로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 6.5V의 인가전압에서는 Cu 패턴이 대체적으로 가장 빠르게 마이그레이션이 발생하였으며, 다음으로 Au가 발생하였고, Cu와 SnPb의 발생시간은 대체적으로 근사한 값을 나타내었다. 이것은 비슷한 평형전위를 갖는 재료는 마이그레이션 발생시간이 유사하게 나타나며, 높은 (+)전위를 갖을수록 발생시간이 지연됨을 알 수 있다. (2) 15V를 인가하였을 때 패턴간격이 0.5mm인 경우 Cu, Au, SnPb의 순으로 나타났으며, 1.0mm는 SnPb, Cu, Au, 2.0mm인 경우는 SnPb, Au, Cu의 순으로 마이그레이션이 발생하였다. 인가전압이 높은 경우 초기 발생에는 큰 차이가 없지만 수지상이 발생 후 성장하는데 많은 영향을 미치는 것으로 보인다. 이것은 초기 수지상의 형성에 큰 영향을 미치는 것은 재료의 평형전위에 의한 값이 좌우하지만, 수지상이 일정길이 이상 형성된 이후에는 성장속도가 평형전위에 따른 값과는 다소 다르게 나타남을 알 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제19권3호
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• pp.311-316
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• 2001

This paper presents that the affecting factors to the solderability and initial reliability. It is the factor that the coefficient of thermal expansion between package and PCB(Printed Circuit Board), the quantity of solder paste and reflow condition, and Au thickness of the solder ball pad on polyimide tape. As the reflow soldering condition for 48 ${\mu}BGA$ is changed, it is estimated that the quantity of Au diffusion at eutectic Sn-Pb solder surface and initial bonding strength of eutectic Sn-Pb solder and lead free solder. It is the result that quantitative measurement of Au diffusion quantity is difficult, but the shear strength of eutectic Sn-Pb solder joint is 842 mN at first reflow and increases 879 mN at third reflow. The major failure mode in solder is judged solder fracture. So, Au diffusion quantity is more affected by reflow temperature than by the reflow times.

• Journal of Welding and Joining
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• 제20권1호
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• pp.91-96
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• 2002

Three different kinds of substrate used in this study : bare Cu, electroless Ni/Cu substrate with a Nilayer thickness of $5\mu\textrm{m}$, immersion Au/electroless Ni/Cu substrate with the Au and Ni layer of $0.15\mu\textrm{m}$ and $5\mu\textrm{m}$ thickness, respectively. The wettability and interfacial tension between various substrate and Sn-3.5Ag solder were examined as a function of soldering temperature, types of flux. The wettability of Sn-3.5Ag solder increased with soldering temperature and solid content of flux. The wettability of Sn-3.5Ag solder was affected by the substrate metal finish used, i.e., nickel, gold and copper. Intermetallic compound formation between liquid solder and substrate reduced the interfacial energy and decreased wettability.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.19-27
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• 2003

플립칩 전자패키지에서 칩과 기판(PCB)를 연결할 때, 통상적으로 칩쪽은 금속패드/UBM 처리를 기판 쪽은 표면처리를 한 후 솔더로 연결하는데, 이 때 사용되는 UBM이나 표면처리에 따라, 칩/솔더, PCB/솔더에 생성되는 금속간 화합물의 종류와 두께 및 솔더의 조성이 변하게 되어 궁극적으로 솔더 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 Cu와 Au/Ni의 두가지 금속 패드가 무연솔더의 저주기 피로특성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해 고찰해 보았다. 저주기 피로 실험은 Cu나 Au/Ni이 표면처리 된 기판에 무연솔더 (Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-1.5Cu, Sn-3.5Ag-XBi(X=2.5, 7.5), Sn-0.7Cu)를 리플로하여 총변위를 변화시키면서 상온에서 시행하였다. 기판의 표면처리에 관계없이 Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-XCu(X-0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금이 Sn-3.5Ag-7.5Bi 합금보다 피로저항성이 현격히 좋았으며, Au/Ni 표면처리한 솔더 접합부가 Cu 처리한 경우보다 피로저항성이 뛰어난 것으로 나타났다. 파괴 후 단면을 조사한 결과 계면에 형성된 금속간 화합물 내에 미세균열이 발견되었는데, Cu 표면처리를 사용한 경우 더 많은 미세균열이 생성된 것을 볼 수 있었다. Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-Cu(X=0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금의 경우 금속간 화합물 내에 생기는 미세 균열이 거시 균열로 성장하지 않고 파단은 항상 솔더 내부로 일어난 반면. Bi를 함유한 솔더의 경우, 기판의 표면처리에 상관없이 금속간 화합물/솔더 계면으로 균열이 생성 진전되어 다른 솔더합금에 비해 열악한 피로저항성을 나타내는 것으로 보인다. 이것은 Bi의 금속간화 합물/솔더 입계 편석이나 Bi 합금이 다른 합금에 비해 높은 경도값을 가지는 것에 인한 것으로 보여 진다.

• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.37-44
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• 1995

공침법을 이용하여 Ca 및 Pt 가 첨가된 $SnO_{2}$ 미세 분말을 제조하였다. 제조한 미세분말에 대해 TEM, XRD 및 BET 분석으로 결정크기 및 비표면적을 분석하였으며, 제조한 원료분말을 이용하여 스크린 인쇄법으로 후막형 가스 감지 소자를 제작하고, 그 특성과 탄화수소계가스에 대한 감지 특성을 조사하였다. 첨가된 Ca 및 Pt에 의해 하소와 소성의 열처리 과정 중에 $SnO_{2}$ 결정 성장이 억제되었으며, 탄화수소계가스에 대한 응답특성의 향상을 가져왔다. 한편, 소자의 전극으로써 Au 와 Pt를 사용하여 비교 분석하였는데, Au를 전극으로 사용할 경우에 Pt에 비해 가스 감응 특성 면에서 큰 저하를 가져왔다. 이는 Pt 전극도 $CH_{4}$의 산화에 기여했기 때문이다. Ca 및 Pt를 각각 0.1, 1 wt% 첨가한 $SnO_{2}$ 후막소자의 경우 2000 ppm의 $CH_{4}$에 대해 약 83%의 감도를 보였다.