실제 BGA패키지에서 Sn-Ag-(Cu) 솔더와 금속패드가 반응하여 생성된 금속간 화합물의 특성을 Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)f) X-ray Diffractometer (XRD)를 사용하여 분석하였다. EDS로 분석한 결과를 보면 BGA 패키지에서 Sn-Ag-Cu 솔더와 Au/Ni/Cu 금속층간의 반응으로 생성된 금속간화합물은 $(Cu,Ni)_6Sn_5$로 예상되며 . Cu의 편석은 솔더와 Ni 층 사이에서 발견되었다. XRD 분석결과 Cu를 함유하고 있는 Sn-Ag-Cu 솔더와 Ni층 사이에서는 $\eta -Cu_6 Sn_5$ 타입의 금속간화합물이 분석되었으며 Sn-Ag 솔더와 Ni층 사이에서는 $Ni_3$Sn_4$가 분석되었다. 계면에 생성된 금속간화합물은 리플로 회수와솔더내의 Cu의 함량에 따라증가하였다
구리 금속은 높은 열전도도로 heat sink 혹은 heat exchanger로 널리 사용되고 있다. 그러나 이에 반하여 낮은 인장강도와 사용온도 한계를 가지고 있다. 따라서 높은 열전도도, 낮은 제작비와 함께 우수한 기계적 특성이 요구된다. 본 연구에서는 이를 위하여 동철합금($Cu_{50}-Fe_{50}$ alloy)를 고주파 가열로를 이용하여 제조하고 그 특성을 조사하였다. 제조된 동철합금은 Cu, ${\alpha}$-Fe, ${\gamma}$-Fe 결정구조를 기진 dendrite 미세구조를 보여주었다. 제조된 동철합금은 XRD, FE-SEM, EDS 및 XRF를 이용하여 결정구조 및 미세구조를 분석하였으며 전력공급 접점용 소재로서의 적합성을 확인하고자 하였다.
Objectives: The aim of this study is to identify physicochemical properties such as chemical composition, size, shape and crystal structure of powder byproducts generated from a metallization process and its 1st scrubber in the semiconductor industry. Methods: Powder samples were collected from inner chambers during maintenance of the W-plug process equipment (using tungsten hexafluoride as a precursor material) and its 1st scrubber. The chemical composition, size and shape of the powder particles were determined by field emission scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) equipped with an energy dispersive spectroscope (EDS). The crystal structure of the powders was analyzed by X-ray diffraction (XRD). Results: From the SEM-EDS and TEM-EDS analyses, O and W were mainly detected, which indicates the powder byproducts are tungsten trioxide ($WO_3$), whereas Al, F and Ti were detected as low peaks. The powder particles were spherical and nearly spherical, and the particle size collected from the process equipment and its 1st scrubber showed 10-20 nm (agglomerates: 55-90 nm) and 16-20 nm (agglomerates: 80-120 nm) as primary particles, respectively. The XRD patterns of the yellow powder byproducts exhibit five peaks at $23.8^{\circ}$$33.9^{\circ}$$41.74^{\circ}$$48.86^{\circ}$ and $54.78^{\circ}$ which correspond to the (200), (220), (222), (400), and (420) planes of cubic $WO_3$. Conclusions: We elucidated the physicochemical characteristics of the powder byproducts collected from W-plug process equipment and its 1st scrubber. This study should provide useful information for the development of alternative strategies to improve the working environment and workers' health.
본 연구 목적은 비-가시성 금 정광을 마이크로웨이브-질산용출 시키고, 여과지를 이용하여 금을 단순하게 얻고자 하였다. 본 실험에서 사용된 시료의 경우 질산농도별로 마이크로웨이브-질산용출실험을 수행한 결과 Fe, Te, Ag 등은 완전용출(100%) 되었지만, Au는 용해되지 않았다. 용출용액을 3장의 여과지로 여과하여 SEM/EDS 분석한 결과 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 여과지의 표면 및 단면 모두에서 Au가 검출되었다. 고체-잔류물이 포함된 여과지 3장을 모두 납-시금법에 사용한 결과 질산농도 모두에서 금 입자들이 회수되었다. 최대 금 입자(452.50g/t)가 얻어진 용출조건은 질산농도 6M에서 그리고 마이크로웨이브 조사시간 12분에서였다.
압전 세라믹스는 엑츄에이터 및 센서 등의 다양한 응용분야로 인하여 많은 연구가 진행되어왔다. 최근 친환경 무연 압전계인 Bi층상구조 (BNT) 및 알칼리 니오븀산화물계 (KNN)에 대한 연구가 집중되고 있다. 한편, 소형화 및 고성능의 압전소자에 대한 요구 증가로 고가의 내부전극인 Ag, Ag-Pd합금으로 이루어진 적층압전소자에 대한 연구개발이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Ni이나 Cu를 내부전극으로 사용하는 적층압전소자의 개발가능성을 타진하고자 Ni의 산화를 억제할 수 있는 환원분위기 소결시에 압전소재의 상변화 및 내환원성 정도를 조사하였다. 압전소재인 BNT 및 KNN를 공기중에서 합성한 후, 환원분위기의 영향을 조사하고자 샘플을 디스크 형태로 성형하여 $1000{\sim}1200^{\circ}C$에서 2 시간 동안 공기, 중성 (N2) 와 환원 분위기 (3 % H2 - 97 %의 N2) 에서 소결한 후 미세구조와 전기적 특성을 SEM, EDS, XRD, impedance analyzer로 조사였다. 환원분위기에서 소결된 BNT 샘플은 페롭스카이트 상이 관찰되지 않았으며, SEM/EDS 분석결과 시편의 표면에 Bi의 석출이 관찰되었다. KNN의 경우에는 공기중에서 소결 시편뿐만 아니라 환원분위기에서 소결된 시편에서도 페롭스카이트 구조를 보였으며, EDS분석결과 K 및 Na의 휘발이 비교적 적었다.
Sn-Bi-X(X:2Cu, 2Sb, 5In) 계 땜납과 Cu 기판과의 계면반응 및 기계적성질에 대하여 고찰하였다. Cu판과 땜납의 접합부는 $100^{\circ}C$에서 60일까지 열처리하여 광학현미경, SEM, EDS,분석을 통하여 시효처리에 따른 미세조직과 계면반응을 분석하였으며, 인장강도 및 연신율은 제조된 시편을 30일까지 열처리 한 후 0.3mm $\textrm{min}^{-1}$로 인장하여 시험하였다. 미세조직 분석결과 Cu의 첨가로 미세조직이 미세화 됨을 알 수 있으며, 계면에 형성된 화합물은 첨가원소에 따라 다르게 나타났다. 인장시험 결과 열처리 초기에는 땜납쪽에서의 파괴가 발생하였으나 열처리 시간이 증가하면서 계면반응층고 땜납의 계면에서 파괴가 발생하였다. 열처리에 따른 인장강도는 Cu를 첨가한 경우에 가장 높은 값을 나타냈다.
Using a customized diffusion bonder, we executed diffusion bonding for ring shaped white gold and red gold samples (inner, outer diameter, and thickness were 15.7, 18.7, and 3.0 mm, respectively) at a temperature of $780^{\circ}C$ and applied pressure of 2300 N in a vacuum of $5{\times}10^{-2}$ torr for 180 seconds. Optical microscopy, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used to investigate the microstructure and compositional changes. The mechanical properties were confirmed by Vickers hardness and shear strength tests. Optical microscopy and FE-SEM confirmed the uniform bonding interface, which was without defects such as micro pores. EDS mapping analysis confirmed that each gold alloy was 14K with the intended composition; Ni and Cu was included as coloring metals in the white and red gold alloys, respectively. The effective diffusion coefficient was estimated based on EDS line scanning. Individual values of Ni and Cu were $5.0{\times}10^{-8}cm^2/s$ and $8.9{\times}10^{-8}cm^2/s$, respectively. These values were as large as those of the melting points due to the accelerated diffusion in this customized diffusion bonder. Vickers hardness results showed that the hardness values of white gold and red gold were 127.83 and 103.04, respectively, due to solid solution strengthening. In addition, the value at the interface indicated no formation of intermetallic compound around the bonding interface. From the shear strength test, the sample was found not to be destroyed at up to 100,000 gf due to the high bonding strength. Therefore, these results confirm the successful diffusion bonding of 14K white-red golds with a diffusion bonder at a low temperature of $780^{\circ}C$ and a short processing time of 180 seconds.
Purpose: This study compared the surface hardness (Vickers) and microstructural characteristics between a type IV stone with and without die hardening treatment, a polyurethane die material. Methods: Materials used were a type IV stone(MG Crystal Rock), two die hardeners (Hardening bath, Epox-it), and a polyurethane resin material(Polyluck). Six specimens per group were prepared according to manufacturer's directions. The prepared specimens were tested by means of hardness test, one-way ANOVA analysis, scanning electron microscopic(SEM) observations and energy dispersive spectroscopic(EDS) analysis. Results: In the hardness test and its statistical analysis, there was no significant difference in the surface hardness between a type IV stone and type IV stone with die hardener coating, type IV stone mixed with an epoxy like material instead of water. In contrast, polyurethane resin material exhibited significantly greater surface hardness than other specimen groups (p<0.05). Conclusion: By considering the results of the hardness test, SEM observations and EDS analysis, although the die hardeners on type IV stone did not show remarkable improvement in surface hardness, the die hardener coating on the surface of type IV stone material did show decrease of microporous and improvement of surface defects.
전세품인 청동기를 대상으로 ICP-AES, SEM-EDS와 두 종류의 P-XRF (Bench top type, Gun type)를 이용하여 성분분석과 미세조직 관찰을 실시하였다. 또한 전세품 청동기의 성분 함유량을 분석하는 과학적 분석을 이용하여 특이원소의 검출에 따른 청동기의 진위 판별에 대한 적용성 연구를 실시하였다. ICP-AES의 분석 결과 청동기는 3원 합금(Cu-Sn-Pb계)의 청동으로 Ag, As, Co, Fe 등의 미량 성분이 검출되었으며 특이 원소(Zn 등)는 검출되지 않았다. P-XRF 분석결과 ICP-AES 분석결과와 비교하였을 때 Cu의 함유량은 10~25% 낮고, Sn 함유량은 10~20% 높게 검출되었다. 이는 탈주석 현상으로 Sn의 함유량이 높은 산화주석($SnO_2$) 화합물이 청동기 표면에 존재하여 영향을 주는 것으로 판단되었다. 그리고 SEM-EDS 분석결과 Pb의 편석 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 과학적 분석 방법을 이용하여 청동 소지층과 부식층(표면)의 성분 조성 관계가 서로 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 청동유물은 미세조직 및 성분분석 결과만으로 진위판별에 대한 결과를 적용하기가 어려웠다. 따라서 매장 환경 및 유물의 보존 상태 등에 따라 부식생성물질이 서로 다른 양상을 보이는 것에 착안하여 부식생성물질에 대한 추가적인 연구와 고고미술사적인 비교연구를 통하여 진위여부를 확인할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 도재소부용 비귀금속에 Au 코팅 층을 형성하고, Au 코팅 층이 금속-도재의 결합력에 미치는 영향을 알아보고자 2출 굴곡 시험 후에 SEM/EDS 방법으로 조사하여 비교하였다. 1. Ni-Cr ally 군과 Co-Cr alloy 군, 그리고 Ti 군의 절단면 시편의 전자현미경 사진에서 Au 코팅 층은 산화층의 확산을 제어하는 것으로 관찰되었다. 2. 2축 굴곡 시험 후에 EDS 분석 결과 Ni-Cr alloy 군과 Co-Cr alloy 군에서 Si 함량은 Au 코팅 층을 형성한 시편에서 약간 감소하였고, 결합실패의 형태는 cohesive failure와 adhesive failure가 혼재된 양상으로 관찰되었다. 3. Ni-Cr alloy 군과 Co-Cr alloy 군에서 Au 코팅 층은 도재-금속 결합력에 미치는 영향은 미미하였다. 4. Ti 군의 결합실패 형태는 Ni-Cr alloy 군과 Co-Cr alloy 군에 비해서 adhesive failure 양상이 두드러지게 관찰되었고, Au 코팅 층은 도재-금속 결합력에 영향을 미치지 않았다. 이상의 결과 비귀금속에 적용한 Au 코팅은 산화층의 확산을 제어 하는 것으로 관찰 되었으나, 금속-도재 간의 결합력 증징에 미치는 효과는 미미하였다. Au 코팅을 이용하여 금속-도재 간의 결합력 증진을 위해서는 많은 연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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