• Electronic Materials Letters
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• 제14권6호
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• pp.678-688
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• 2018

The repeated-bending properties of Sn-0.7Cu, Sn-0.3Ag-0.7Cu (SAC0307), and Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solders mounted on flexible substrates were studied using highly accelerated stress testing (HAST), followed by repeated-bending testing. In the Sn-0.7Cu joints, the $Cu_6Sn_5$ intermetallic compound (IMC) coarsened as the HAST time increased. For the SAC0307 and SAC305 joints, the $Ag_3Sn$ and $Cu_6Sn_5$ IMCs coarsened mainly along the grain boundary as the HAST time increased. The Sn-0.7Cu solder had a high contact angle, compared to the SAC0307 and SAC305 solders; consequently, the SAC0307 and SAC305 solder joints displayed smoother fillet shapes than the Sn-0.7Cu solder joint. The repeated-bending for the Sn-0.7Cu solder produced the crack initiated from the interface between the Cu lead wire and the solder, and that for the SAC solders indicated the cracks initiated at the surface, but away from the interface between the Cu lead wire and the solder. Furthermore, the oxide layer was thickest for Sn-0.7Cu and thinnest for SAC305, regardless of the HAST time. For the SAC solders, the crack initiation rate increased as the oxide layer thickened and roughened. $Cu_6Sn_5$ precipitated and grew along the grain and subgrain boundaries as the HAST time increased, embrittling the grain boundary at the crack propagation site.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권4호
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• pp.299-304
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• 2019

Nb-Si-B alloys with Nb-rich compositions are fabricated by spark plasma sintering for high-temperature structural applications. Three compositions are selected: 75 at% Nb (Nb0.7), 82 at% Nb (Nb1.5), and 88 at% Nb (Nb3), the atomic ratio of Si to B being 2. The microstructures of the prepared alloys are composed of Nb and $T_2$ phases. The $T_2$ phase is an intermetallic compound with a stoichiometry of $Nb_5Si_{3-x}B_x$ ($0{\leq}x{\leq}2$). In some previous studies, Nb-Si-B alloys have been prepared by spark plasma sintering (SPS) using Nb and $T_2$ powders (SPS 1). In the present work, the same alloys are prepared by the SPS process (SPS 2) using Nb powders and hypereutectic alloy powders with composition 67at%Nb-22at%Si-11at%B (Nb67). The Nb67 alloy powders comprise $T_2$ and eutectic ($T_2+Nb$) phases. The microstructures and hardness of the samples prepared in the present work have been compared with those previously reported; the samples prepared in this study exhibit finer and more uniform microstructures and higher hardness.

• 한국재료학회지
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• 제29권10호
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• pp.617-622
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• 2019

In order to develop a process for manufacturing a composite structure of an intermetallic compound foam and a hollow material, the firing and pore form of the Al-Ni precursor in a steel pipe are investigated. When the Al-Ni precursor is foamed in a hollow pipe, if the temperature distribution inside the precursor is uneven, the pore shape distribution becomes uneven. In free foaming, no anisotropy is observed in the foaming direction and the pore shape is isotropic. However, in the hollow pipe, the pipe expands in the pipe axis direction and fills the pipe. The interfacial adhesion between $Al_3Ni$ foam and steel pipe is excellent, and interfacial pore and reaction layer are not observed by SEM. In free foaming, the porosity is 90 %, but it decreases to about 80 % in the foam in the pipe. In the pipe foaming, most of the pore shape appears elongated in the pipe direction in the vicinity of the pipe, and this tendency is more remarkable when the inside pipe diameter is small. It can be seen that the pore size of the foam sample in the pipe is larger than that of free foam, because coarse pores remain after solidification of the foam because the shape of the foam is supported by the pipe. The vertical/horizontal length ratio expands along the pipe axis direction by foaming in the pipe, and therefore circularity is reduced.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권8호
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• pp.488-493
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• 2009

Direct syntheses of bulk $Ti_3Al$ via electro-discharge-sintering (EDS) of a stoichiometric elemental powder mixture were investigated. A capacitor bank of $450{\mu}F$ was charged with three input energies, 0.5, 1.0, and 1.5 kJ. The charged capacitor bank was then instantaneously discharged through 0.3 g of a Ti-25.0 at.%Al powder mixture for consolidation. Complete phase transformation occurred in less than $200{\mu}sec$ by the discharge and a bulk $Ti_3Al$ compact was obtained. Compared with consolidated samples fabricated by conventional methods such as high vacuum sintering and casting, the electro-discharge-sintered $Ti_3Al$ compact shows a very fine microstructure with a hardness value of 425 Hv. Electro-discharge-sintering under a $N_2$ atmosphere successfully modified the surface Ti oxide of the $Ti_3Al$ compact into Ti nitride, which concurred with the synthesis and consolidation of $Ti_3Al$. Complete conversion yielding a single phase $Ti_3Al$ is primarily dominated by the fast solid state diffusion reaction.

• 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.

• 열처리공학회지
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• 제36권2호
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• pp.61-68
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• 2023

Ti and Ti alloys are used in the automobile and aerospace industries due to their high specific strength and excellent corrosion resistance. However their application is limited due to poor formability at room temperature and high unit cost. In order to overcome these issues, dissimilarly jointed materials, such as cladding materials, are widely investigated to utilize them in each industrial field because of an enhanced plasticity and relatively low cost. Among various dissimilar bonding processes, the rolled cladding process is widely used in Ti alloys, but has a disadvantage of low bonding strength. Although this problem can be solved through post-heat treatment, the mechanical properties at the bonded interface are deteriorated due to residual stress generated during post-heat treatment. Therefore, in this study, the microstructure change and residual stress trends at the interfaces of Ti/Al cladding materials were studied with increasing post-heat treatment temperature. As a result, compared to the as-rolled specimens, no difference in microstructure was observed in the specimens after postheat treatment at 300, 400, and 500℃. However, a new intermetallic compound layer was formed between Ti and Al when post-heat treatment was performed at a temperature of 600℃ or higher. Then, it was also confirmed that compressive residual stress with a large deviation was formed in Ti due to the difference in thermal expansion coefficient and modulus of elasticity between Ti Grade II and Al 1050.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.63-71
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• 2022

본 연구에서는 Sn-Ag-Cu (SAC)솔더와 electroless nickel autocatalytic gold (ENAG) 표면처리 간 계면반응 및 낙하충격 신뢰성을 연구하였다. ENAG 솔더 접합부의 특성은 다른 Ni계 표면처리인 electroless nickel immersion gold(ENIG)와 electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG)와 비교 평가 하였다. SAC솔더와 Ni계 표면처리 계면에서는 (Cu, Ni)6Sn5 intermetallic compound (IMC)가 형성되었다. IMC 두께는 SAC/ENAG와 SAC/ENEPIG는 1.15 ㎛, 1.12 ㎛로 비슷하였고, SAC/ENIG는 IMC 두께가 2.99 ㎛로 SAC/ENAG보다 2배 정도 높았다. 또한 솔더 접합부의 IMC두께는 무전해 Ni(P) 도금액의 metal turnover (MTO)조건에 영향을 받는 다는 것을 알 수 있었고, MTO가 0에서 3으로 증가하면 IMC두께가 증가함을 알 수 있었다. 전단강도는 SAC/ENEPIG의 접합강도가 가장 높았고, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이었다. 또한, MTO가 증가하면, 전단강도가 낮아짐을 알 수 있었다. 취성파괴도 SAC/ENEPIG가 세가지 접합부 중 가장 낮았으며, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이였고, 마찬가지로 MTO가 증가하면 취성파괴가 높아짐을 알 수 있었다. 낙하충격 시험에서도 0 MTO조건이 3 MTO조건보다 높은 평균파괴횟수를 갖는 것을 확인하였고, 평균파괴횟수도 SAC/ENEPIG, SAC/ENAG, SAC/ENIG순으로 높았다. 낙하 충격 후 파단면을 관찰한 결과 크랙은 IMC와 Ni(P)층 사이에서 진행되었다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.661-665
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• 2001

$\sigma$-VFe 금속간화합물에 대한 기계적 합금화(MA) 효과를 중성자 및 X선 회절법으로 조사하였다. MA 분말의 구조분석은 X선 회절(Cu-K$\alpha$) 린 중성자회절(HRPD, λ=1.835$\AA$)을 이용하여 행하였다. $\sigma$-VFe화합물의 MA시 큰 구조변화가 관찰되었으며, MA 60시간의 경우 Fe-Fe 훤자분포는 unit cell에 30개의 원자를 포함하고 있는 $\sigma$상의 tetragonal구조에서 $120^{\circ}C$이상에서 안정하게 존재하는 $\alpha$-(V,Fe) 고용체의 bcc 구조로 상변화함을 알 수 있었다. 또한 $\alpha$-VFe 화합물에 대한 중성자 및 X선 회절패턴의 비교분석을 행하였으며 그 결과 $\sigma$상이 가지는 화학적 규칙성에 기인하는 (101)과 (111) 회절 피크가 중성자 회절에서 뚜렷하게 관찰됨을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권2호
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• pp.49-57
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• 2007

본 연구에서는 Au 와 Sn을 rf-magnetron sputter를 이용하여 다층막(multilayer)과 동시증착(Co-sputter)방법으로 스퍼터링하여 기판위에 AuSn 솔더를 형성하였고, 솔더의 조성제어와 특성 분석을 통해 Sn rich AuSn 솔더의 형성 기술에 대하여 연구하였다. AuSn 솔더를 형성하기 앞서 Au와 Sn에 대하여 단일 금속 증착을 하였다. 이를 토대로 AuSn솔더를 증착하기 위한 실험 조건을 확보하였다. 증착변수로는 기판의 온도, rf 전력과 두께 비를 이용하였다. 다층막의 경우, 고온의 기판에서 솔더 합금의 표면거칠기와 조성이 보다 정확하게 제어되었다. 이에 비해 동시증착 솔더는 기판의 온도에 의한 조성의 변화가 거의 없었으나, rf전력에 의해서 조성이 보다 쉽게 제어할 수 있었다. 여기에 더해, 동시 증착 솔더 박막의 대부분은 증착동안에 금속간 화합물로 변화한 것을 알 수 있었다. 화합물의 종류는 XRD로 분석하였다. 형성된 솔더 박막을 플럭스를 이용하지 않고 리드프레임에 접합하여 접합강도를 측정하였다. 다층형의 경우 Au 10wt%의 조건에서 최대 $33(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었으며, 동시증착형은 Au 5wt%에서 $460(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권4호
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• pp.292-296
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• 2000

영구자석용 $Sm_2$$Fe_{17}$$N_{x}$계 분말재료를 합성하기 위하여 유성형 볼밀장치를 사용한 Mechanochemical reaction 반응법을 적용하였다. 볼밀처리시 출발원료로서 금속 Sm과 Fe분말을 사용하고 고상반응을 통한 경질자성상 $Sm_2$$Fe_{17}$$N_{x}$의 형성과정을 조사하였다. 출발원료 $Sm_2$$Fe_{100-x}$(x = 11, 13, 15)의 모든 조성에서 볼밀처리만을 행하였을 경우 Sm-Fe계 비정질상 및 $\alpha$-Fe의 혼합상 분말을 얻을 수 있었다. 또한 볼밀처리된 분말시료의 열처리를 통하여 최종 생성상에 미치는 출발원료의 조성의존성을 조사한 결과, $Sm_{15}Fe_{85}$ 조성에서 거의 단상의 $Sm_2$$Fe_{17}$ 화합물이 생성됨을 알 수 있었다. $Sm_2$$Fe_{17}$으로부터 경질자성상인 $Sm_2$$Fe_{17}$$N_{x}$ 화합물을 생성시키기 위하여 $450^{\circ}C$, $N_2$가스분위기에서 질화열처리를 실시하였다. 분말시료에 흡수된 질소량은 질화 처리 초기에 급격히 증가한 후 서서히 포화되었으며 이에 따라 보자력 및 잔류자화가 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 얻어진 Sm-Fe-N계 분말재료는 차세대 고성능 영구자석을 제조할 수 있는 원료분말로서 그 응용이 기대된다.