• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.49-55
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• 2011

전자기기에서의 고장 중 대부분은 작동 중 발생하는 열과 충격에 기인한다. 이 열과 충격은 PCB(Printed Board) 부품의 접합부 계면에 균열을 야기 시키고, 이 균열은 금속간 화합물(Intermetallic Compound: IMC)의 형성과 밀접한 관계를 가진다. 본 연구에서는 Sn-Ag-Cu계의 Ag함량을 변화한 Sn-1.0Ag-0.5Cu와 Sn-1.2Ag-0.5Cu 및 Sn-3.0Ag-0.5Cu의 3가지 조성의 솔더로 접합한 소재를 대상으로 1000시간 까지 등온시효(Isothermal Aging) 하였다. 등온시효 동 안 솔더(Solder)의 계면에 발생하는 IMC(Intermetallic Compound) 성장이 관찰되었으며, solder 접합부의 기계적 특성은 굽힘충격 시험법을 이용하여 평가되었다. 그 결과 시효처리 전에는 Ag 함량이 낮은 solder의 굽힘충격 특성이 우수하게 나타났으나, 시효처리 후에는 반대의 결과를 나타내었다. 이 결과는 IMC layer 주변에 생성된 미세한 $Ag_3Sn$ 및 조대한 $Cu_6Sn_5$와 관련되어, 미세한 $Ag_3Sn$이 충격을 완화한 것으로 나타나 이에 따라 굽힘충격 특성에 차이가 나타남을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권4호
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• pp.71-77
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• 2007

본 연구에서는 리플로우 횟수를 달리하여 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag와 Sn-3.5Ag-0.75Cu (all wt.%) BGA 솔더 접합부들을 OSP가 코팅된 Cu 패드 상에 형성시킨 후, 기계적 전기적 특성을 연구하였다. 주사전자현미경 분석 결과, 접합 계면에 생성된 $Cu_6Sn_5$ 금속간화합물 층의 두께는 리플로우 횟수가 증가함에 따라 증가하였다. Sn-Pb와 Sn-Ag-Cu 솔더 접합부의 경우, 3회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었으며, Sn-Ag 솔더 접합부의 경우 4회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었다. 이후 리플로우 횟수가 10회까지 증가함에 따라 전단 강도는 점차 감소하였다. 리플로우 횟수가 증가함에 따라 전기적 특성은 점차 감소하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권1호
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• pp.98-104
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• 2014

Photovoltaic (PV) cell is considered as one of the finest ways to utilize the solar power. A study of improving solar cell's efficiency is important because the lifetime of solar cell is determined by photovoltaic module technology. Therefore, oxidation (and/or corrosion) of solder materials will be one of the primary yield and long-term reliability risk factor. Recently, the development of lead-free solder alloy has been done actively about lead-free solder alloys of the thermodynamic and mechanical properties. However, the oxidation behavior have rarely been investigated In this study, the oxidations of 60 wt% Sn-40 wt% Pb, 62 wt% Sn-36 wt% Pb -2 wt% Ag, 50wt% Sn-48 wt% Bi-2 wt% Ag alloys for the interconnect ribbon after exposure in atmosphere at $100^{\circ}C$ for several times were investigated. The wettability of 62 wt% Sn-36 wt% Pb-2 wt% Ag and 50 wt% Sn-48 wt% Bi-2 wt% Ag solders was also studied to compare with that of 60 wt% Sn-40 wt% Pb alloy. The results howed that the zero cross time and the wetting time of 50 wt% Sn-48 wt% Bi-2 wt% Ag solder were better than other two samples. The surface of tested samples was analyzed by XPS. The XPS result showed that in all samples, SnO grew first and then the mixture of SnO and $SnO_2$ was detected. $SnO_2$ grew predominantly for the long time aging. Moreover XPS depth profile analysis has found surface enrichment of tin oxide.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권1호
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• pp.77-85
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• 2004

플라즈마 리플로우 솔더링에서 솔더볼의 접합성을 향상시키기 위해 UBM(Under Bump Metallization)을 Ar-10vol%$H_2$플라즈마로 클리닝하는 방법을 연구하였다. UBM층은 Si 웨이퍼 위에 Au(두께; 20 nm)/ Cu(4 $\mu\textrm{m}$)/ Ni(4 $\mu\textrm{m}$)/ Al(0.4 $\mu\textrm{m}$)을 웨이퍼 측으로 차례대로 증착하였다. 무연 솔더로는Sn-3.5wt%Ag, Sn-3.5wt%Ag-0.7wt%Cu를 사용하였고 Sn-37wt%Pb를 비교 솔더로 사용하였다. 지름이500 $\mu\textrm{m}$인 솔더 볼을 플라즈마 클리닝 처리를 한 UBM과 처리하지 않은 UBM위에 놓고, Ar-10%$H_2$플라즈마 분위기에서 플럭스 리스 솔더링하였다. 이 결과는 플럭스를 사용하여 대기 중에서 열풍 리플로우한 결과와 비교하였다. 실험 결과, 플라즈마 클리닝 후 플라즈마 리플로우한 솔더의 퍼짐율이 클리닝 하지 않은 플라즈마 솔더링보다 20-40%정도 더 높았다. 플라즈마 클리닝 후 플라즈마 리플로우한 솔더 볼의 전단 강도는 약58-65MPa로, 플라즈마 클리닝 하지 않은 플라즈마 리플로우보다 60-80%정도 높았으며, 플럭스를 사용한 열풍 리플로우보다는 15-35%정도 높았다. 따라서 Ar-10%$H_2$가스를 사용하여 UBM에 플라즈마 클리닝하는 공정은 플라즈마 리플로우 솔더 볼의 접합강도를 향상시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 확인되었다.

• 한국생산제조학회지
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• 제23권3호
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• pp.237-242
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• 2014

Recently much research are has been done into the compositions of lead-free solders. As a result, there has been a rapid increase in the number of new compositions. In the past, the properties of these new compositions were determined and verified through drop-impact tests. However, these drop tests were expensive and it took a long time to obtain a result. The main goal of this study was to establish an analytical method capable of predicting the impact life-time of a new solder composition for board-level flip chips though the application of drop simulations using LS-DYNA. Based on the reaction load obtain with LS-DYNA, the drop-impact fracture cycles were predicted. The study was performed using a Sn-3.0Ag-0.5Cu solder (305 composition). To verify the reliability of the proposed analytical method, the results of the drop-impact tests and life-time analysis were compared, and were found to be in good agreement. Thus, the new analytical method was shown to be very useful and effective.

• Tribology and Lubricants
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• 제26권1호
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• pp.44-51
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• 2010

A miniature shear testing machine was designed and developed, adopting a piezoelectric actuator with mechanical advantage using 4 levers in order to investigate shear behavior of a small solder ball. The final output displacement was initially expected to be 2.88 mm without load resistance, considering the lever ratio of 24 and the piezo displacement of 0.12 mm with an exciting voltage of 10 V. However, the final plunger displacement ${\Delta}{\upsilon}$ can be expected as ${\Delta}{\upsilon}=2.88-3.04{\times}10^{-4}F$ as a function of piezoelectric force F due to the stiffness of various levers and connectors and piezo actuator. The shear behavior of lead-free solder ball in diameter of $760{\mu}m$ was successfully investigated in a speed range of 2 mm/s~0.0035 mm/s using this designed device.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.121-128
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• 2005

전자 기기의 솔더 접합부는 고온에서 작동하고 온도 변화와 부품의 열팽창계수 차에 의해 소성변형을 겪게 된다. 그리고 변형된 솔더는 다시 고온에서 회복과 재결정의 과정을 겪는다. 이와 같은 일련의 열적 기계적 과정은 솔더의 미세구조와 기계적 특성을 변화시킨다. 본 연구에서는 전자 장치가 실제 작동할 때 솔더의 기계적 특성 변화를 예측하기 위해 여러 종류의 무연 솔더와 복합 솔더 (composite solder)의 미소경도 (micohardness)를 다양한 열적 기계적 환경에서 측정하였다. 측정된 무연 솔더에는 Sn, Sn-0.7Cu, Sn-3.5Ag-0.7Cu, Sn-2.8Ag-7.0Cu (복합 솔더), Sn-2.7Ag-4.9Cu-2.9Ni (복합 솔더)가 포함되어 있다. 솔더 시편은 $0.4{\~}7^{\circ}C$/sec의 냉각속도로 주조되었고 $30{\~}50\%$의 압축변형을 가한 후 $150^{\circ}C$에서 48시간 열처리하였다. 미소경도는 $25{\~}130^{\circ}C$에서 측정하였다. 각 시편의 미세구조 역시 관찰하여 미세구조와 비교하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.301-306
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• 2005

새로 개발된 Sn-1.8Bi-0.7Cu-0.6In 솔더의 리플로우 후 고온시효 특성을 전당강도 및 미세구조 분석을 통하여 평가하였다. 범프 형성을 위하여 스텐실 프린트법을 사용하였다. Sn-1.8Bi-0.7Cu-0.6In 솔더의 전단강도가 초기 및 고온시효 후에도 가장 높았고, 생성된 계면 금속간화합물은 리플로우 초기뿐만 아니라 시효 후 동일 하게 $(Cu,\;Ni)_6Sn_5$가 형성되었다. 또한, 500시간 시효 이전에 솔더의 분리 현상이 관찰되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.467-471
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• 2015

최근까지, 전자제품에 사용되는 솔더는 납성분이 남아 있으며, 전자부품 및 시스템의 무연 (Pb-free) 솔더에 대한 관심은 반도체 및 전자산업에서 증가하고 있다. 본 논문에서 사용된 솔더접합부는 Sn-37Pb, Sn-4Ag 및 Sn-4Ag-0.5Cu/Ni 기판 이다. 인공시효처리는 $150^{\circ}C$에서 각각 0hr, 100hr, 200hr, 400hr, 600hr 그리고 1000hr 동안 수행되었으며, SP 시험을 이용해 $30^{\circ}C$와 $50^{\circ}C$에서 접합강도를 평가했다. 전단강도는 인공시효시간과 온도가 증가함에 따라 전반적으로 감소하였다. 무연솔더는 Sn-37Pb 보다 총파괴 에너지가 높았으며, Sn-4Ag-0.5Cu/Ni 접합부는 고온에서 기계적 물성치가 가장 우수하였다.