• Journal of Welding and Joining
• /
• 제25권6호
• /
• pp.78-83
• /
• 2007

The wettability of Sn-Xwt%Cu(X=$0{\sim}3wt%$) solder was evaluated with wetting balance tester. And, the intermetallic compounds(IMCs) which were formed at the interface between solders and pads were investigated by using scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive spectroscopy(EDS). The wetting force of Sn-0.7wt%Cu solder was higher than that of 100wt%Sn and Sn-3.0wt%Cu solder. The value of $\gamma_{fl}$ and ($\gamma_{fs}-\gamma_{ls}$) had a tendency to increase with increasing the wetting temperature. The activation energy with bare Cu pad and flux with 15% solid content was increased in the following order: Sn-0.7Cu (68.42 kJ/mol) ; Sn-3.0Cu(72.66 kJ/mol) ; Sn solder(94.53 kJ/mol). It was identified that the Cu6Sn5 phase was formed at the interface between Sn-Xwt%Cu solder and Cu pad.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.59-64
• /
• 2013

3차원 적층 패키지를 위한 Cu/Ni/Au/Sn-Ag/Cu 미세 범프의 열처리에 따른 금속간 화합물 성장 거동을 분석하기 위하여 in-situ SEM에서 $135^{\circ}C$, $150^{\circ}C$, $170^{\circ}C$의 온도에서 실시간 열처리 실험을 진행하였다. 실험 결과 금속간 화합물의 성장 거동은 열처리시간이 경과함에 따라 시간의 제곱근에 직선 형태로 증가하였고, 확산에 의한 성장이 지배적인 것을 확인 할 수 있었다. Ni/Au 층의 존재로 인해 Au의 확산으로 복잡한 구조의 금속간 화합물이 생성 된 것을 확인할 수 있다. 활성화 에너지는 $Cu_3Sn$의 경우 0.69eV, $(Cu,Ni,Au)_6Sn_5$경우 0.84 eV로 Ni이 포함된 금속간 화합물이 더 높은 것을 확인 하였으며, 확산 방지층 역할을 하는 Ni층에 의해 금속간 화합물 성장이 억제됨에 따라 신뢰성이 향상 될 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.175.1-175.1
• /
• 2015

CuSn thin films were deposited by rf magnetron co-sputtering method with pure Cu and Sn metal targets with a variety of rf powers. CuSn thin films were studied with a surface profiler (alpha step), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray induced Auger electron spectroscopy (XAES), X-ray diffraction (XRD), and contact angle measurement. The thickness of CuSn thin films was fixed at $200{\pm}10nm$ and deposition rate was calculated by the measured with a surface profiler. From the survey XPS spectra, the characteristic peaks of Cu and Sn were observed. Therefore, CuSn thin films were successfully synthesized on the Si (100) substrate. The oxidation state and chemical environment of Cu and Sn were investigated with the binding energy regions of Cu 2p XPS spectra, Sn 3d XPS spectra, and Cu LMM Auger spectra. Change of the crystallinity of the films was observed with XRD spectra. Using contact angle measurement, surface free energy (SFE) and wettability of the CuSn thin films were studied with distilled water (DW) and ethylene glycol (EG).

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.13-19
• /
• 2000

금속간 화합물의 두께와 솔더와 금속간 화합물의 계면 거칠기가 Cu pad위의 BGA솔더 조인트의 전단강도에 미치는 영향을 Sn (0. 1.5, 2.5wt.% Cu)와 Sn-40Pb (0, 0.5wt.% Cu) 솔더를 사용하여 알아보았다. 각각의 조성의 솔더를 사용하여 솔더링 반응을 1, 2 ,4분 동안 한 후 전단강도를 측정하였다. Sn솔더에 Cu 첨가는 초기 금속간 화합물의 두께를 증가시키는 결과를 가져오는 반면 Sn-40Pb 솔더의 경우에는 주로 금속간 화합물/솔더의 계면거칠기의 감소를 가져오게 된다. 최대 전단 강도값을 나타내는 금속간 화합물의 임계두께는 솔더의 물질에 따라 변하게 되는데, 본 실험에서는 Sn-Cu솔더의 경우에는 ~2.3 $\mu\textrm{m}$, Sn-Pb-Cu에서는 ~ 1.2 $\mu\textrm{m}$ 정도로 측정되었다. 금속간 화합물의 임계두께는 금속간 화합물/솔더의 계면이 더욱 거칠어질수록 증가하는 것으로 나타났다. 이는 파단면 관찰에서 나타난 초기의 솔더내에서의 파괴가 금속간 화합물이 임계두께 이상으로 성장함에 금속간 화합물/솔더의 계면으로 이동하는 결과와 일치한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.640-644
• /
• 2000

Sn-3.5Ag 무연합금을 Cu 및 Alloy42 리드프레임에 납땜접합(solder joint)하고 미세조직, 젖 음성, 전단강도, 시효효과를 측정하여 비교하였다. CU의 경우, 납땜의 Sn기지상안에 Ag$_3$Sn$_{5}$상이, 그리고 땜납/리드프레임의 경계면에는 1~2$\mu\textrm{m}$ 두께의 Cu$_{6}$Sn$_{5}$상이 형성되었다. Alloy42의 경우, 기지상내에는 낮은 밀도의 Ag$_3$Sn상만이, 그리고 계면에는 0.5~1.5$\mu\textrm{m}$ 두께의 FeSn$_2$이 형성되었다. 한편. Cu에 비해 Alloy42 리드프레임에서 전단강도는 낮았으며, 시효 시간에 따라 전단강도는 모두 감소하였다. 18$0^{\circ}C$에서 1주일간 시효처리 후, Cu 리드프레임에는 계면에 η-Cu$_{6}$Sn$_{5}$ 층이 15-20$\mu\textrm{m}$ 성장하였고, A11oy42 리드프레임에는 기지상내에 AgSn$_3$이 조대하게 성장하였으며, 계면에는 FeSn$_2$층만이 약 $1.5\mu\textrm{m}$로 성장하였다.성장하였다.

• 대한금속재료학회지
• /
• 제46권9호
• /
• pp.585-592
• /
• 2008

Flip-chip bonding using Cu-Sn mushroom bumps composed of Cu pillar and Sn cap was accomplished, and the contact resistance and the thermal cycling reliability of the Cu-Sn mushroom bump joints were compared with those of the Sn planar bump joints. With flip-chip process at a same bonding stress, both the Cu-Sn mushroom bump joints and the Sn planar bump joints exhibited an almost identical average contact resistance. With increasing a bonding stress from 32 MPa to 44MPa, the average contact resistances of the Cu-Sn mushroom bump joints and the Sn planar bump joints became reduced from $30m{\Omega}/bump$ to $25m{\Omega}/bump$ due to heavier plastic deformation of the bumps. The Cu-Sn mushroom bump joints exhibited a superior thermal cycling reliability to that of the Sn planar bump joints at a bonding stress of 32 MPa. While the contact resistance characteristics of the Cu-Sn mushroom bump joints were not deteriorated even after 1000 thermal cycles ranging between $-40^{\circ}C$ and $80^{\circ}C$, the contact resistance of the Sn planar bump joints substantially increased with thermal cycling.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제37권3호
• /
• pp.83-90
• /
• 2021

In this study, an ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) was used to improve the mechanical properties, scratch resistance and tribological performance of Cu-based bimetals, which are usually used to manufacture sliding bearings and bushings for internal combustion engines (ICEs). Two different Cu-based bimetals, namely CuPb10Sn10 and CuSn10Bi7, were sintered onto a low carbon steel substrate. The mechanical properties and dry tribological performance using a tensile tester and micro-tribo tester were evaluated, respectively. The scratch resistance was assessed using a micro-scratch tester at an incremental load. The tensile test results showed that the yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) of both Cu-based bimetals increased after UNSM. Furthermore, the scratch and tribological tests results revealed that the scratch resistance and tribological performance of both Cu-based bimetals were improved by the application of UNSM. These improvements were mainly attributed to the eliminated pores, increased hardness and reduced roughness after UNSM. CuSn10Bi7 demonstrated better mechanical properties, scratch resistance and tribological performance than CuPb10Sn10. It was found that the presence of Bi in CuSn10Bi7 formed a Cu₁₁Bi₇ intermetallic phase, which is harder than Cu₃Sn. Hence, CuSn10Bi7 demonstrated higher strength and wear resistance than CuPb10Sn10. In addition, a CuSn10Bi7 formed both SnO₂ and Bi₂O₃ that prevented adhesion and improved the tribological performance. It can be expected that under dry tribological conditions, ICEs can utilize UNSM bearings and bushings made of CuSn10Bi7 instead of CuPb10Sn10 under oil-lubricated conditions.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.55-61
• /
• 2000

직경 0.3 mm의 Sn-37Pb 및 Sn-3.5Ag-0.7Cu 솔더볼을 솔더링 온도와 기판의 이송속도 (conveyer speed)를 변화시켜 가며 리플로 솔더링 하였다. 리플로 솔더링 온도범위는 Sn-37Pb의 경우 220~$240^{\circ}C$, Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 230~ $260^{\circ}C$로 하였다. 실험결과, 전단강도 측면에서 최적 솔더링 조건을 Sn-37Pb의 경우 솔더링 온도 및 컨베이어 속도가 각각 $230^{\circ}C$, 0.7~0.8 m/min이고, Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우 각각 $250^{\circ}C$, 0.6 m/min으로 나타났다. 또한 최고 전단강도 값은 Sn-37Pb의 경우는 555 gf 이고 Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 617gf이다. 접합계면의 분석결과 Cu6Sn5층의 두께는 Sn-37Pb의 경우는 1.13~1.45 $\mu\textrm{m}$이고 Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 2.5~4.3 $\mu\textrm{m}$이다.

• 한국재료학회지
• /
• 제17권8호
• /
• pp.402-407
• /
• 2007

In electronics manufacturing processes, soldering process has generally been used in surface mounting technology. Because of environmental restriction, lead free solders as like a SnAgCu ternary system are being used widely. After soldering process, the formation and growth of intermetalic compounds(IMCs) are formed in the interface between solder and Cu substrate as follows isothermal temperature and time. In this studies, therefore, we investigated the effects of the Cu substrate thickness on the IMC formation and growth of Sn-40Pb/Cu and Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu solder joints, respectively. The effect of the Cu thickness in PCB Cu pad and pure Cu plate was analyzed as measuring of thickness of each IMC. After solder was soldered on PCB and Cu plate which have different Cu thickness, we measured the IMC thickness in solder joints respectively. Also we compared with the effectiveness of Cu thickness on the IMC growth. From these results, we calculated the activation energy.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.17-24
• /
• 2008

열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.