• 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.

• 한국표면공학회지
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• 제35권1호
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• pp.11-16
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• 2002

As environmental concerns increasing, the electronics industry is focusing more attention on lead free solder alternatives. In this research, we have researched wettability of intermediate solder of Sn3Ag9Bi5In, which include In and Bi and has similar melting temperature to Sn37Pb eutectic solder. We investigated the wetting property of Sn3Ag9Bi5In. To estimate wettability of Sn3Ag9Bi5In solder on various substrates, the wettability of Sn3Ag9Bi5In solder on high-pure Cu-coupon was measured. Cu-coupon that plated Sn, Ni and Au/Ni and Si-wafer adsorbed Ni/Cu under bump metallurgy on one side. As a result, the wetting property of Sn3Ag9Bi5In solder is a little better than that of Sn37Pb and Sn3.5Ag.

• 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.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권3호
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• pp.155-158
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• 2014

The phase transformation of Sn-Pb-Bi solder for photovoltaic ribbon during soldering was studied using real-time synchrotron x-ray scattering. At room temperature, Sn and Pb crystal phases in the solder existed separately. By heating to $92^{\circ}C$, a new PbBi alloy crystal phase was formed, which grew further up to $160^{\circ}C$. The Sn crystal phase first started to melt at $160^{\circ}C$, and was mostly melted at $165^{\circ}C$. In contrast, the Pb and PbBi crystal phases started to melt at $165^{\circ}C$, and were mostly melted at $170^{\circ}C$. The useful result was obtained, that the solder's melting temperature decreased from $183^{\circ}C$ to $170^{\circ}C$ by addition of a small amount of Bi atoms to the eutectic Sn62-Pb38 (wt%) solder. Our study first revealed the detailed in-situ phase transformation of Sn-Pb-Bi solder during heating to the eutectic temperature. Considering the results of peel strength and hardness, adding 1 wt% of Bi atoms to the Sn62-Pb38 (wt%) solder produced an appropriate composition.

• Journal of Welding and Joining
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• 제20권2호
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• pp.77-81
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• 2002

Many kinds of Pb-free solder have been investigated because of the environmental concerns. Sn-Ag-Cu system is well blown as most competitive Pb-free solder. However, since Sn-Ag-Cu system has relatively high melting point compared to Sn-Pb eutectic, it may a limitation, the some application. In this study, Bi and In contained solder of $Sn_3Ag_8Bi_5In$ which has relatively lower melting point, $188~204^{\circ}C$, was investigated. $Sn_3Ag_8Bi_5In$ solder ball of $500\mu\textrm{m}$ diameter was set on the Ni/Cu/Cr-UBM and reflow soldered in the range of $220~240^{\circ}C$ for 5~15s. The maximum shear strength of the solder ball was around 170mN by reflowing at $240^{\circ}C$ for 10s. Intermetallic compound formed on the UBM of Si-wafer was analysed by SEM(scanning electron microscope) and XRD(X-ray diffractometer).

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.119-125
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• 2017

We have studied the effects of Ag on the characteristics of $Sn_{43}Bi_{57}Ag_x$(wt%) lead-free solders for photovoltaic ribbon. Ag atoms in the solder formed an alloy phase of Ag3Sn after reacting with some part of Sn atoms, while they did not react with Bi atoms, but decreased the mean size of Bi solid phase and the thickness of solder. When Ag atoms of 3.0 wt% was added to eutectic $Sn_{43}Bi_{57}$(wt%) solder, it showed the optimally useful results that the peel strength of photovoltaic ribbon greatly increased and the sheet resistance of the solder decreased. In the meanwhile, the eutectic $Sn_{43}Bi_{57}$(wt%) solder showed a low melting temperature of $138.9^{\circ}C$, and showed a very similar result regardless of the added amount of Ag atoms.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권1호
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• pp.21-28
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• 2002

Sn-Cu-Ni계 솔더 합금에 소량의 Bi와 In을 첨가하여 새로운 무연솔더 합금 개발을 진행하였다. Sn-0.7%(Cu+Ni)에 2~5% Bi. 2~10% In을 첨가하여 각각의 열적, 전기적, 기계적 특성을 평가하였다. 솔더합금의 융점은 200~$222^{\circ}C$, 응고온도범위는 20~$37^{\circ}C$로 중.고온계 솔더로서 적용이 가능하다. 실험 조성별 솔더 합금중 실용적, 경제적인 면을 고려하여 Sn-0.7%(Cu+Ni)-3.5%Bi-2%In이 최적의 합금 조성으로 판단된다. 이 합금은 융점이 $220^{\circ}C$정도이며 응고범위는 $25^{\circ}C$, 강도 면에서는 타 합금에 비해 상당히 우수한 값을 나타내었으며 연신율은 비교적 낮은 값을 나타내었다. 다른 기계적, 전기적 특성은 타 솔더 합금과 유사하거나 우수한 편이었으며 젖음특성도 양호하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.1-10
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• 2022

최근 반도체 소자는 모바일 전자제품과 wearable 및 flexible한 소자와 기판의 다양한 활용으로 많은 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 이들 반도체 칩 접합 공정 중 기판과 솔더의 열팽창 계수(CTE)의 차이와 기판 및 부품 전체에 인가되는 과도한 열 영향은 소자의 성능 및 신뢰성에 영향을 주며, 최종적으로 휨(warpage) 현상 및 장기 신뢰성 저하 등을 초래한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 저온에서 공정이 가능한 저융점 솔더에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Sn-Bi, Sn-In 등 다양한 저융점 솔더 합금 중 Sn-Bi 솔더는 높은 항복 강도, 적절한 기계적 특성 및 저렴한 가격 등의 이점이 있어 유망한 저온 솔더로 각광받고 있다. 그러나 Bi의 높은 취성 특성 등 단점으로 인해 솔더 합금의 개선이 필요하다. 본 review 논문에서는 다양한 미량 원소와 입자를 첨가하여 Sn-Bi 소재의 기계적 특성 개선을 위한 연구 동향을 소개하며 이를 비교 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권1호
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• pp.45-51
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• 2001

UBM층과의 젖음 특성 및 표면 산화정도가 미세 피치를 갖는 저 융점 솔더 범프의 볼 형성에 미치는 영향을 연구하였다. Au/Cu/Cr 과 Au/Ni/Ti UBM 위에 공정 조성에 가까운 In-Ag와 공정 조성의 Bi-Sn 솔더를 솔더 층의 증착 순서를 달리하여 증발 증착한 후 lift-off 공정과 열처리 공정을 사용하여 솔더 범프를 형성하였다. In-Ag솔더의 경우 In이 UBM 층과 접한 범프가, 또한 Bi-Sn 솔더의 경우 Sn을 먼저 UBM층위에 먼저 증착시켜 리플로 한 범프가 솔더 볼 형성 경향이 다른 범프에 비해 높았다. 구형의 솔더 범프 형성 정도는 UBM 층과의 젖음 특성에 따라 크게 달라졌다.