• Journal of Welding and Joining
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• 제18권6호
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• pp.42-47
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• 2000

The object of this study is to estimate Sn-Ag-Bi-Ga solder alloy as a substitute for Sn-37Pb alloy. For Sn-Ag-Bi-Ga alloys, Ag, Bi and Ga contents are varied. (Ag : 1~5%, Ga : 3%, Bi : 3~6%) Comparing to Sn-37Pb alloy Sn-Ag-Bi-Ga alloys have wider melting temperature range up to max. $18.7^{\circ}C$. With increasing Ag, Bi contents, the wettability of the alloys increased up to max. 6.6 mN. The vickers hardness of the alloys was max. 46.4 Hv. The ultimate tensile stress of the alloys was max. 60.3 MPa and the elongation was max. 1.2%. The joint strength between circuit board and solder was max. 55.5 N and the joint strength between connector and solder was max. 176.1 N. There were no cracks in this alloys after thermal shock test.

• 한국재료학회지
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• 제15권9호
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• pp.598-603
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• 2005

To develope new lead-free solders with the melting temperature close to that of Sn-37Pb$(183^{\circ}C)$, Sn-0.7Cu-5Pb-1Ga, Sn-0.7Cu-5Pb-1Ag, Sn-0.7Cu-5Pb-5Bi-1Ag, and Sn-0.7Cu-SBi-1Ag alloys were composed by adding low-netting elements such as Ga, Bi, Pb, and Ag to Sn-0.7Cu. Then the melting temperatures, microstructures, wettability, and adhesion properties of these alloys were evaluated. DSC analysis showed that the melting temperature of Sn-0.7Cu-SPb-1Ga was $211^{\circ}C$, and those of other alloys was in the range of $192\~200^{\circ}C$. Microstructures of these alloys after heat-treatment at $150^{\circ}C$ for 24 hrs were basically composed of coarsely- grown $\beta-Sn$ grains, and $Cu_6Sn_5$ and $Ag_3Sn$ intermetallic precipitates. Sn-0.7Cu-5Pb-1Ga and Sn-0.7Cu-5Pb-5Bi-1Ag showed excellent wettability, while Sn-0.7Cu-5Bi-1Ag and Sn-0.7Cu-5Pb-5Bi-1Ag revealed good adhesion strength with the Cu substrates. Among 4 alloys, Sn-0.7Cu-5Pb-5Bi-1Ag with the lowest melting temperature $(192^{\circ}C)$ and relatively excellent wettability and adhesion strength was suggested to be the best candidate solder to replace Sn-37Pb.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권3호
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• pp.148-156
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• 1998

The purpose of this study is to investigate the characteristics of Pb-Free Sn-2%Ag-Bi solder alloys. The solder alloys used in this study is Sn-2%Ag-(3,5,7,9%) Bi It is examined that their properties such as melting range, wettability, microstructure, microhardness, and tensile property. The addition of Bi(3,5,7,9%) lowered the melting point of the solder and the melting range was 196~203$^{\circ}C$. The wettability of the solder as equal to that of Sn-37% Pb solder. The morphology of structure did not change largely by addition of Bi. But the structure of cellular dendrite of linear type displayed. The tensile strength of the solder was superior to that of Sn-37%Pb solder. But the elongation was inferior to that of Sn-37%Pb solder. The hardness of Sn-2%Ag solder was tow times and that of Sn-2%Ag-Bi solder was three times of that in Sn-37%Pb solder. But the effect of increment of Bi content did not change largely.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권3호
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• pp.211-220
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• 2011

To improve the low ductility and high strain-rate sensitivity in Sn-Bi based solder alloys, the influences of the minor additions of alloying elements (Ag, Mn, In) were investigated. The strain-stress curves of various Sn-40Bi(-X) alloys, including a pre-suggested Sn-40Bi-0.1Cu composition were measured using a tensile testing machine. As a result, the elongation and ultimate tensile strength (UTS) values were compared. The small addition (0.5 wt.%) of Ag significantly enhanced the ductility and high strain-rate sensitivity of the alloys at strain rates of $10^{-4}$ to $10^{-2}\;s^{-1}$ mainly due to the increase and refinement of eutectic lamellar structures. The microstructure change increased the area of grain boundaries, thus ameliorating the grain boundary sliding mode. It was also found that Mn is an effective element in enhancing the ductility, especially at the strain rates of $10^{-3}$ to $10^{-2}\;s^{-1}$ The enhancement is likely attributed to the fine and homogeneous microstructure in the alloys containing Mn.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권4호
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• pp.25-33
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• 2001

Bi(0, 2.5, 4.8, 7.5, 10 wt%)가 첨가된 Sn-3.5Ag-xBi 합금을 주조 및 압연을 거쳐 준비하였다. 그 후, dog-bone형상의 시편의 안정한 미세 조직을 위해 열처리를 거친 후, 일정하중에 크리프 실험을 수행하였다. 2.5%Bi 첨가 합금의 경우, 크리프 저항성이 가장 우수하였으며, Bi가 더 첨가됨에 따라 크리프 저항성은 감소하였다. 합금의 응력 지수는 전형전인 전위 크리프에 의한 4를 나타내었으며, 10%Bi 시편의 경우, 입계 미끄러짐에 의한 2를 나타내었다. 0%Bi 합금의 경우, 연성 파괴 양상을 보인 반면, Bi 첨가 합금의 경우, 약간의 단면적 감소를 보이는 취성 파괴 양상을 보여주었다. 파단 시편의 미세 조직 관찰 결과, 응력축에 수직한 방향으로 기공이 관찰되었으며, 상당량의 입계 미끄러짐이 관찰되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.47-52
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• 2005

전세계 전자패키지 산업에서 납(Pb) 사용에 대한 환경규제 움직임이 본격화되고 있어 새로운 무연솔더의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 게다가 무연솔더의 신뢰성에 대한정보가 아직까지 많이 부족한 실정이다 무연솔더의 신뢰성에 영향을 줄수 있는 것 중의 하나가 Sn pest라고 알려진 동소체 변태이다. Sn pest가 형성될 때 동반되는 부피의 증가는 솔더 조인트의 신뢰성을 저하시킨다. 이미 보고된 바에 따르면, Sn 고용도가 있는 원소(Pb, Bi, Sb)들을 첨가시킬 경우 Sn pest가 효과적으로 억제된다. 그러나 Sn pest를 억제하는 합금에 대한 기계적인 특성에 연구가 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 Sn과 Sn-0.7Cu를 기반으로 하여 Bi, Sb을 첨가한 솔더 합금을 사용하여 lap shear크리프 실험을 하였다. 본 연구에서 사용한 합금들의 변형율은 전체적으로 Sn-3.5Ag를 기반으로 하는 합금들보다 높았다. 파괴까지 이르는 변형량은 Sn-0.5Bi가 가장 크고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금이 가장 작았는데 이러한 경향은 Sn-0.5Bi 합금의 파단면에 Sn globules이 길게 늘어나 있고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금에서는 더 짧은 Sn globules 이 관찰되는 결과와 일치하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권3호
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• pp.157-166
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• 1998

Recently as environmental pollution caused by Pb has posed a serious threat to the global environment, the trend to regulate the usage of Pb in electronic industry is one the rise. Currently, the solder alloy with high Pb content, Sn-37%Pb, is utilized in the electronic assembly therefore, the objective of this study is to develop an alternative solder alloy for the existing Sn-37%Pb solder alloy. First thing, this work choosed Sn-5%Pb-1.5%Ag, Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%Bi(x=1~5%) for candidate solder alloys, and examined their properties such as melting range, wettability, microhardness, tensile property, oxidation behavior and microstructure. Wettability was on the same level of Sn-37%Pb. Dissolution of Pb ion in Sn-5%Pb solder was 0.46ppm. This solder alloy revealed cellular dendrite microstructure $\beta$-Sn matrix, Pb-rich phase, Ag/Sn, and Cu/Sn Intermetallic compounds. The range of solidification temperature was within 3$0^{\circ}C$. Also these alloy displayed higher tensile strength and lower elongation than Sn-37%Pb. The resistance of oxidation in Sn-5%Pb-1.5%Ag solder alloy was superior to that of Sn-37%Pb solder alloy. But that of Sn-5%Pb-1.5%Ag-5%Bi solder alloy was equal to that of Sn-37%Pb solder alloy.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1999년도 특별강연 및 추계학술발표대회 개요집
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• pp.251-254
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• 1999

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1999년도 특별강연 및 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.61-62
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• 1999

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.163-169
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• 2019

전자제품에서 사용되던 Sn-Pb계 솔더합금은 RoHS, WEEE, REACH 등의 환경규제에 의해 무연솔더합금(Pb free solder alloy)으로 빠르게 대체되고 있다. 그 중에서도 Sn58%Bi(in wt.%) 합금은 융점이 낮고 Sn-Pb계 합금에 비해 기계적특성이 우수하여, 전자제품 솔더합금으로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 Sn58%Bi 솔더합금은 구성 원소인 Bi의 취성으로 인해 기계적인 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 함량의 Sn-MWCNT (multiwalled carbon nanotube) 입자를 첨가한 Sn58%Bi 복합솔더를 제조한 후, OSP처리된 FR-4 기판 및 FR-4 컴포넌트를 리플로우(reflow) 횟수를 1회부터 7회까지 진행하였다. 접합시편의 접합강도 및 파괴에너지는 전단시험(die shear test)을 통해 측정하였고, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 미세조직 및 파괴모드를 분석하였다. Sn-MWCNT 첨가에 의해 Sn58%Bi 복합솔더 접합부에서 조직 미세화가 관찰되었고, 함량이 0.1 wt.%일때 접합강도와 파괴에너지는 각각 20.4%, 15.4% 만큼 증가하였다. 또한 파단면에서 연성파괴(ductile failure) 영역이 관찰되었으며, F-x(force-displacement to failure) 그래프를 통해 Sn-MWCNT의 첨가가 복합솔더의 연성(ductility)을 증가시킨 것을 확인할 수 있었다.