• Journal of Welding and Joining
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• 제30권2호
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• pp.65-69
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• 2012

Environmental and health concerns over the lead have led to investigation of the alternative Pb-free solders to replace commonly used Pb-Sn solders in microelectronic packaging application. The leading candidates for lead-free solder alloys are presently the near eutectic Sn-Ag-Cu alloys. Therefore, extensive studies on reliability related with the composition have been reported. However, the insufficient drop property of the near eutectic Sn-Ag-Cu alloys has demanded solder compositions of low Ag content. In addition, the solder interconnections in automobile applications like a smart box require significantly improved vibration resistance. Therefore, this study investigated the effect of alloying elements (Ag, Bi, In) on the vibration fatigue strength. The vibration fatigue was conducted in 10~1000Hz frequency and 20Grms. The interface of the as-soldered cross section close to the Cu pad indicated the intermetallic compound ($Cu_6Sn_5$) regardless of solder composition. The type and thickness of IMC was not significantly changed after the vibration test. It indicates that no thermal activities occurred significantly during vibration. Furthermore, as a function of alloying composition, the vibration crack path was investigated with a focus on the IMCs. Vibration crack was initiated from the fillet surface of the heel for QFP parts and from the plating layer of chip parts. Regardless of the solder composition, the crack during a vibration test was propagated as same as that during a thermal fatigue test.

• 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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• 제16권4호
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• pp.23-28
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• 2009

Si 기판의 캐비티 형성이 불필요한 웨이퍼-레벨 MEMS capping 공정을 연구하였다. 4인치 Si 웨이퍼에 Ni 캡을 전기도금으로 형성하고 Ni 캡 rim을 Si 하부기판의 Cu rim에 에폭시 본딩한 후, SnBi debonding 층을 이용하여 상부기판을 Ni 캡 구조물로부터 debonding 하였다. 진공증착법으로 형성한 SnBi debonding 층은 Bi와 Sn 사이의 심한 증기압 차이에 의해 Bi/Sn의 2층 구조로 이루어져 있었다. SnBi 증착 층을 $150^{\circ}C$에서 15초 이상 유지시에는 Sn과 Bi 사이의 상호 확산에 의해 eutectic 상과 Bi-rich $\beta$상으로 이루어진 SnBi 합금이 형성되었다. $150^{\circ}C$에서 유지시 SnBi의 용융에 의해 Si 기판과 Ni 캡 구조물 사이의 debonding이 가능하였다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
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• pp.75-87
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• 2001

Three different kinds of substrate used in this study : bare Cu substrate, Ni-P/Cu substrate with a Ni-P layer thickness of $5\mu\textrm{m},$ and Au/Ni-P/Cu substrate with the Ni-P and Au layers of $0.15\mu\textrm{m}$ and $5\mu\textrm{m}$ thickness respectively. The wettability of various Sn-base solders was affected by the substrate metal finish used, i.e., nickel, gold and copper. On the Au/Ni-F/Cu substrate, Sn-base solders wet better than any of the other substrate metal finishes tested. The interfacial reaction between various substrate and Sn-base solder was investigated at $70^{\circ}C,$ $100^{\circ}C,$ $120^{\circ}C,$ $150^{\circ}C,$ $170^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$ for reaction times ranging from 0 day to 60 day. Intermetallic phases was formed along a Sn-base solder/ various substrate interface during solid-state aging. The apparent activation energy for growth of Sn-Ag/Cu, Sn-Ag-Bi/Cu, and Sn-Bi/Cu couples were 65.4, 88.6, and 127.9 Kj/mol, respectively. After isothermal aging, the fracture surface shoved various characteristics depending on aging temperature and time, and the types of BGA pad.

• 한국재료학회지
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• 제7권4호
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• pp.303-309
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• 1997

기존의 전자 기판에서 땜납으로 사용되고 있는 Sn-Pb계 합금을 대체하기 위한 새로운 합금을 개발하기 위하여 열역학을 이용한 상평형계산을 통해 얻은 다원계 상태도를 바탕으로 적정한 녹는점과 용융구간을 가지는 Sn-Bi-In-Zn계 솔더합금을 설계하였다. 설계된 합금을 제작하여 XRD, DSC및 EDX로 분석하여 상의 확인,조성분석 및 고상점과 액상점 등의 녹음 거동을 확인하였다. 또한 열처리에 따른 미세구조의 변화를 관찰하였고, 이러한 조직변화가 기계적 성질에 미치는 영향을 경도실험과 인장실험을 통해 연구하였다.

• 청정기술
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• 제11권3호
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• pp.153-164
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• 2005

This study found a reliable evaluation for four kinds of pb-Free plating solutions and it's layers, through pure Sn, SnAg, SnBi and SnCu. These four kind of solutions are widely used to pb-Free plating. Hull-cell, Harring-blum, coverage, throwing power, current efficiency, stability, life-time, composition, hardness, roughness, abrasion, scratch, solderability, corrosion, contact angle, morphology, SIR(Surface insulation resistance) and Whisker test were experimented. Also, Using ICP, XRF, FE-SEM, EDS, temperature/humidity chamber, solderability tester, hardness tester, roughness tester, abrasion tester, salt spray tester, contact angle tester, SIR tester, and microscope. In this paper could be shown the systematic and various analysis for reliability about four kinds of pb-Free plating solutions, processes and it's deposit surface.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권1호
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• pp.45-55
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• 2018

Environmentally benign lead-free solder coated ribbon (e. g. SnCu, SnZn, SnBi${\cdots}$) has been intensively studied to interconnect cells without lead mixed ribbon (e. g. SnPb) in the crystalline silicon(c-Si) photovoltaic modules. However, high melting point (> $200^{\circ}C$) of non-lead based solder provokes increased thermo-mechanical stress during its soldering process, which causes early degradation of PV module with it. Hence, we proposed low-temperature conductive paste (CP) based tabbing method for lead-free ribbon. Modules, interconnected by the lead-free solder (SnCu) employing CP approach, exhibits similar output without increased resistivity losses at initial condition, in comparison with traditional high temperature soldering method. Moreover, 400 cycles (2,000 hour) of thermal cycle test reveals that the module integrated by CP approach withstands thermo-mechanical stress. Furthermore, this approach guarantees strong mechanical adhesion (peel strength of ~ 2 N) between cell and lead-free ribbons. Therefore, the CP based tabbing process for lead free ribbons enables to interconnect cells in c-Si PV module, without deteriorating its performance.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2000년도 Proceedings of 5th International Joint Symposium on Microeletronics and Packaging
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• pp.81-86
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• 2000

To evaluate the possibility of the partial melting soldering. wettability of partial melted solders was measured using wetting balance. Off eutectic Sn-Pb allows are wettable in their partial melting zone. Especially, Pb rich alloys showed excellent wettability while wettability of Sn rich alloys were adequate or poor. It is found that wettability increases over $200^{\circ}C$ regardless of composition liquid fraction and phases of the original alloy Sn-7Ag alloy showed good wettability in their partial melting zone, while Sn-65Bi alloy was non-wettable under their melting points.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권2호
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• pp.65-70
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• 2021

본 연구에서는 레이저 접합 공정을 이용하여 flame retardant-4 (FR-4) 인쇄회로기판 (printed circuit board, PCB)의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리 된 Cu pad와 전자부품을 Sn-57Bi-1Ag 저온 솔더 페이스트로 접합을 한 후 접합부의 계면 특성과 기계적 특성에 대하여 보고 하였다. 레이저 접합 공정은 레이저 파워 및 시간 등을 다르게 진행하여 접합 공정 조건이 접합부의 계면 및 기계적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 레이저 접합 공정의 산업적 적용을 위하여 산업적으로 많이 이용되고 있는 리플로우 접합 공정을 이용한 접합부의 특성과도 비교 하였다. 레이저 접합 공정 적용 결과 2, 3 s의 짧은 공정 시간에도 계면에 Cu₆Sn₅ 금속간화합물 (intermetallic compound, IMC)를 생성하여 접합부를 안정적으로 형성함을 확인 하였다. 또한, 리플로우 공정과 비교해 보았을 때 레이저 접합 공정을 적용할 경우 접합부의 보이드 형성이 억제됨을 확인할 수 있었으며 접합부의 전단강도도 리플로우 공정 접합부보다 높은 기계적 강도를 나타냈다. 따라서, 레이저 접합 공정을 적용할 경우 짧은 접합 공정 시간에도 불구하고 안정적인 접합부 형성 및 높은 기계적 강도를 확보할 수 있는 것으로 기대된다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2004년도 ISMP Pb-free solders and the PCB technologies related to Pb-free solders
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• pp.79-92
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• 2004

RoHS compliant products are now being mass-produced. Eco-product(Pb-free+RoHS compliant+Halogen-free) will be possible from 2005. Pb-free flip chip will be qualified by 2004. 4Q. Lead Finish: SnBi-Under mass production Pd PPF-Under small production Matte Sn-will be internally qualified by 2004. 4Q Development of Pb-free Solder Ball: Stable Supply, Cost Down.