• 대한기계학회논문집A
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• 제31권1호
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• pp.11-17
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• 2007

In this paper, we present a design, analysis, fabrication and performance test of the novel DoD metal-jet system for application to the high-density and high-temperature-melting materials. The theoretical analysis of the metal-jet nozzle system is derived by using electro-mechanical analogy. Based on the theoretical analysis results, we design the metal-jet print head system and fabricate the metal-jet system, which can eject the droplet of lead-free metal solder in high-temperature. In the experimental test, we set up the test apparatus for visualization of the droplet ejection and measure the ejected droplet volume and velocity. As a result, the diameter, volume and the velocity of the ejected droplet are about 65 $\mu$m $\sim$ 70 $\mu$m, 145p1 $\sim$ 180 pl and 4m/s, which shows quite good agreement with the theoretical analysis results of the 75 $\mu$m-diameter and 220 pl-volume of droplet. In comparison with the experimental result, the errors of diameter and volume are 7% $\sim$ 13% and 18 $\sim$ 34%, respectively.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.110-113
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• 2003

여러가지 Sn-Ag-Cu 솔더조성과 솔더링 후의 냉각속도에 따라 솔더링 접합부에서의 계면 미세조직의 다양한 변화를 관찰해 보았다. 현재까지 Sn-Ag-Cu 3원계 공정점에 대한 정확한 연구가 미흡하고, 상용으로 제품화되고 있는 Sn-Ag-Cu 합금계는 3원계 공정조성에서 약간 벗어난 조성들을 선택하고 있다고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서 사용한 Sn-Ag-Cu 합금 조성은 Sn-3.5Ag, Sn-3Ag-0.7Cu, Sn-3Ag-1.5Cu, Sn-3.7Ag-0.9Cu, Sn-6Ag-0.5Cu로 선택하였으며, 각 조성에서 Lap Shear Joint를 제조하였다. 사용한 Solder pad는 Cu pad와 Cu pad 위에 Au/Ni를 plating한 것을 이용하였다. 리플로우 솔더링 조건은 $250^{\circ}C$ 이상의 온도에서 60초 실시하였으며, 리플로우 솔더링 후의 냉각속도를 달리하여 냉각시켰다. 솔더링 후의 냉각속도가 느려질수록 계면 금속간화합물(IMC)의 두께가 더욱 증가하며, 조대화되었다. 또한 솔더 조성의 영향에서 Cu와 Ag의 함량이 높을수록 계면 IMC의 두께가 증가되었으며, 이는 솔더내부에 형성된 IMC 입자들이 조대화되어 계면 IMC층에 결합되어 나타났기 때문이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권4호
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• pp.55-59
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• 1999

전자 패키징에 적용 가능한 납성분이 포함되어 있지 않는 Bi계저융점유리의 연구를 행하였다. Bi계유리중, 70wt% $Bi_2O_3$+ l5wt% $B_2O_3$ + 8wt% $SiO_2$+ 2wt% $P_2O_5$ + 4wt% $A1_2O_3$ + lwt%ZnO 성분의 유리는 융점이 약 $550^{\circ}C$ 였으며, $P_2O_5$의 함량에 따라서 그 융점이 변화하였다. 10wt%이상의 $P_2O_5$ 첨가에서는 $450^{\circ}C$의 열처리로 결정화가 진행되었다. $B_2O_3$가 많이 함유된 조성의 유리에서는 그 융점이 상승하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.39-46
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• 2003

플립칩용으로 Sn-Cu 공정 솔더 범프를 전해도금을 이용하여 제조하고 특성을 연구하였다. Si 웨이퍼 위에 UBM(Under Bump Metallization)으로 Al(400 nm)/Cu(300 nm)/Ni(400 nm)/Au(20 nm)를 전자빔 증착기로 증착하였다. 전류밀도가 1 A/d$\m^2$에서 8 A/d$\m^2$으로 증가함에 따라 Sn-Cu 솔더의 도금속도는 0.25 $\mu\textrm{m}$/min에서 2.7 $\mu\textrm{m}$/min으로 증가하였다. 이 전류밀도의 범위에서 전해도금된 Sn-Cu 도금 합금의 조성은 Sn-0.9∼1.4 wt%Cu의 거의 일정한 상태를 유지하였다. 도금 전류밀도 5 A/d$\m^2$, 도금시간 2hrs, 온도 $20^{\circ}C$의 조건에서 도금하였을 때, 기둥 직경 약 120 $\mu\textrm{m}$인 양호한 버섯 형태의 Sn-Cu 범프를 형성할 수 있었다. 버섯형 도금 범프를 $260^{\circ}C$에서 리플로우 했을 때 직경 약 140 $\mu\textrm{m}$의 구형 범프가 형성되었다. 화학성분의 균일성을 분석한 결과 버섯형 범프에서 존재하던 범프내 Sn 등 성분 원소의 불균일성은 구형 범프에서는 상당 부분 해소 되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.167-174
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• 2005

전자 부품의 크기가 점점 줄어들고 고집적화됨에 따라 전자 패키지 내부에 사용되는 금속간 간격이 줄어들고 있다. 이에 더하여 고온 고습한 환경에서 금속간에 전압이 인가되면 금속의 이온화가 촉진, 금속으로 이루어진 필라멘트가 형성되어 결국 절연파괴에 이르게 된다. 이러한 현상이 electrochemical migration(ECM)이다. 이에 인쇄회로기판을 사용하여 ECM 특성 평가를 수행하였다. 항온/항습조건($85^{\circ}C,\;85{\%}RH$)에서 PCB의 $300 {\mu}m$의 단자간격을 가진 through-hole via 표면에서 발생하는 ECM 현상은 CAF가 절연파괴의 주된 메커니즘이었다. solder를 구성하는 Sn과 Pb 조성 분석을 통해 Pb 의 이온 이동도가 Sn의 이온 이동도보다 큰 것을 알 수 있었으며 이는 급격한 양극용해 거동을 보이는 pure Pb의 분극거동과 상관관계가 있는 것으로 사료된다. 또한 시간에 따른 절연파괴시간 시험을 통하여 ECM에 의한 절연파괴시간이 인가전압에 의존하며 인가전압 의존성 지수값(n)은 2로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권3호
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• pp.31-36
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• 2012

본 연구에서는 고 융점을 지니는 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu 솔더의 복합 진동 신뢰성을 고찰하였다. 테스트 샘플은 ENIG (Electroless Nikel Immersion Gold) 표면처리 된 BGA (Ball Grid Array)칩에 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu 솔더볼을 접합 후, 솔더볼이 장착된 BGA부품을 OSP (Organic Solderability Preservative) 표면처리 된 PCB에 리플로우 공정을 통하여 실장 하였다. 복합 진동 신뢰성 시험 중에 부품의 저항 변화를 측정하기 위하여 BGA칩과 PCB는 데이지 체인을 구성하여 제작하였다. 이를 통한 저항의 변화와 시험 전후의 부품에 대한 전단 강도 시험을 통하여 두 종류의 솔더에 대한 복합환경에서의 신뢰성을 비교, 평가하였다. 120시간 복합 진동 동안 전기저항 증가와 접합강도 저하를 고려할 때 Sn-0.7Cu 솔더가 복합 환경에서 높은 안정성을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.11-17
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• 2010

차세대 패키징 기술을 실현하기 위해서는 극복해야 할 기술적인 과제들이 많이 존재한다. 그 중에서 솔더 접합부의 EM에 의한 고장은 오랜전부터 알려진 과제이지만, 고밀도화, 파인핏치화, 발열문제가 심각해지면서 현실적인 문제로 인식되기 시작했다. 더욱이 솔더가 무연화 되면서 다양해진 구성원소들의 영향에 대한 연구가 시작되었다. 지금까지의 연구결과를 종합해보면 Sn-Pb 공정솔더 보다 무연솔더는 EM에 대한 저항성이 강한 것으로 보여진다. 하지만, 무연솔더 접합부에서 발생하는 EM현상에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 부분이 많다. 보이드의 핵 생성 및 성장속도와 전기저항의 급격한 변화와의 관계, Sn 결정립의 방향과 전류밀도에 따른 마이그레이션 속도계수와 수명예측기술, 각종 무연솔더와 시험조건에서의 언더필의 효과 등에 관한 다양한 연구가 필요하다. 또한 무연 플립칩 패키지의 총체적인 신뢰성 확보를 위해, EM과 반도체칩 내부배선의 발열에 기인하는 Thermomigraton, 응력에 기인하는 Stress-migration과의 상관관계에 대한 연구도 요구된다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.76-76
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• 2009

눈부신 전자산업의 발달로 대부분의 전자제품이 다기능/경박단소화 되고 있어, 고밀도 실장 기술인 양면 표면실장과 고집적 패키징 기술인 패키지 적층 공정의 적용이 점차 확대되고 있다. 따라서 양면 표면실장 및 패키지 적층 공정에 사용되는 저온 접합용 무연 솔더 즉, $183^{\circ}C$(Sn-37Pb 공정 솔더 융점) 이하의 융점을 가지는 저온 무연 솔더에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 미세피치 적용 분야에 있어 ACF/P를 이용한 COG 접속 분야 외에도 최근 저온 접합용 무연 솔더를 이용한 접속 분야가 각광을 받고 있다. 따라서, 접속피치 미세화에 대응하기 위해 스크린 인쇄성을 향상시킬 수 있는 저온 무연 솔더 paste 제조 및 공정 기술의 개발이 필요한 실정이다. 현재 대표적인 저온 무연 솔더 조성은 Sn-Bi계($138^{\circ}C$ 융점)와 Sn-In계($120^{\circ}C$ 융점)이다. 하지만, 이들 조성의 신뢰성 등에 있어 개선의 여지가 있으므로 이를 해결하기 위한 무연솔더 조성의 개발이 필요하다. 이와 같은 관점에서, 본 연구는 $137^{\circ}C$의 융점을 갖는 Sn-57.6Ag-0.4Ag 저온 무연 솔더 paste를 $217^{\circ}C$의 융점을 갖는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더 paste와 비교하여 인쇄성, reflow 특성, void inspection, 미세조직 관찰 및 underfill 적용 등의 실험을 실시하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.35-40
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• 2005

전자 부품에 인체에 유해한 납을 사용하지 않기 위해서 Sn을 주 원소로 한 무연 솔더 합금의 개발이 활발히 진행되고 있다. 무연 솔더 합금의 열역학적, 기계적 특성은 많이 연구되었으나 산화 거동에 대해서는 거의 연구가 되어있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Sn 및 Sn-0.7Cu, Sn-3.5Ag, Sn-lZn, Sn-9Zn 합금에 대해 $150^{\circ}C$ 산화 거동을 연구하였다. 전기화학적 환원 분석을 통해 표면에 형성된 산화물의 종류와 양을 분석하여 합금 원소에 따른 산화 거동을 비교하였고 XPS 표면분석을 통하여 환원 실험 결과를 뒷받침하였다. 또한 합금 원소에 따른 산화물 성장 속도를 비교하였다. Sn-0.7Cu 와 Sn-3.5Ag의 경우 Sn의 산화와 비슷한 거동을 보였다. 산화 초기에는 SnO가 형성되고 산화가 진행됨에 따라 SnO 와 $SnO_2$가 같이 존재하되 $SnO_2$가 우세하게 성장하였다. Zn를 포함한 Sn 합금의 경우 ZnO와 $SnO_2$가 형성되었다. Zn의 첨가로 인해 $SnO_2$의 형성이 촉진되었고 SnO는 억제하는 것을 발견하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.29-35
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• 2003

SnAg, SnAgCu, SnCu 무연솔더합금을 주조 상태에서 냉간압연한 후 열적으로 안정화한 시편 (TS)과, 실제 솔더 범프와 유사한 미세구조의 수냉에 급속 냉각(WQ)된 시편 두가지를 $100^{\circ}C$에서 크리프 실험을 행하였다. 급속냉각한 시편의 냉각속도는 140-150 K/sec로 primary $\beta-Sn$ 크기가 TS 시편보다 5∼10배 정도 작았으며, 기지내 primary $\beta-Sn$이 차지하는 분율은 증가하였다. 반면에 공정상 내의 $Ag_3Sn$상의 크기는 더 작아졌다. 크리프 실험 결과 WQ 시편의 최소크리프 변형율 속도($\{beta}_{min}$)가 TS 보다 약 $10^2$배 정도 작았으며. 더 큰 파괴시간을 보였다. TS-SnAg의 크리프파괴는 $Ag_3Sn$ 또는 $Cu_6Sn_5$에서의 공공의 핵생성, power-law 크리프에 의한 공공의 성장, 그리고 크리프 공공의 상호 연결로 일어났으며, WQ-SnAgCu는 시편이 두께가 얇아 네킹에 의해 파괴가 일어났다.