• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.133-137
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• 2003

The effect of Bi additions to the eutectic Sn-3.5Ag solder alloy on the growth kinetics of the intermetallic compound (IMC) layers during solid-state aging of Sn-Ag-Bi/Cu solder joints has been Investigated. The Bi additions enhanced the growth rate of the total IMC layer comprising of $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$ sublayers. This enhanced IMC growth rate was primarily due to the rapid increase In the growth rate of $Cu_6Sn_5$ sublayer. The growth rate of $Cu_3Sn$ sublayers was little influenced and appeared to be retarded by the Bi additions. The observed growth behavior of $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$ sublayers could be understood if the interfacial reaction barrier at the $Cu_6Sn_5/solder$ interface were reduced by the segregation of Bi at the interface.

• Advances in materials Research
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• 제9권3호
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• pp.171-187
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• 2020

The microstructural evolution of different compositions of Mg-Sn alloys (30%Sn-70%Mg, 40%Sn-60%Mg and 50%Sn-50%Mg) is studied at first to understand the changes observed with change in tin content and deformation conditions. The Mg₂Sn phase increases with increase in tin content and a significant substructure development is found in 50%Sn-50%Mg alloy. The above observation led to further deformation studies on Mg₂Sn based thermoelectric materials with higher tin percentage. The microstructure in terms of Electron backscatter diffraction (EBSD)measurements is studied in detail followed by the determination of thermoelectric properties i.e., Seebeck coefficient and electrical conductivity for both as cast and extruded Mg_(2+x)Sn-Ag alloys. The electrical conductivity of the extruded Mg_(2+x)Sn-.3wt%Ag {x =1} alloy was found to be more than its as cast counterpart while the Seebeck coefficient values remained almost the same.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권12호
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• pp.842-851
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• 2009

The long-term reliability of Sn-0.3wt%Ag-0.7wt%Cu solder joints was evaluated and compared with Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu under thermal shock conditions. Test vehicles were prepared to use Sn-0.3Ag-0.7Cu and Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloys. To compare the shear strength of the solder joints, 0603, 1005, 1608, 2012, 3216 and 4232 multi-layer ceramic chip capacitors were used. A reflow soldering process was utilized in the preparation of the test vehicles involving a FR-4 material-based printed circuit board (PCB). To compare the shear strength degradation following the thermal shock cycles, a thermal shock test was conducted up to 2,000 cycles at temperatures ranging from $-40^{\circ}C$ to $85^{\circ}C$, with a dwell time of 30 min at each temperature. The shear strength of the solder joints of the chip capacitors was measured at every 500 cycles in each case. The intermetallic compounds (IMCs) of the solder joint interfaces werealso analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results showed that the reliability of Sn-0.3Ag-0.7Cu solder joints was very close to that of Sn-3.0Ag-0.5Cu. Consequently, it was confirmed that Sn-0.3Ag-0.7Cu solder alloy with a low silver content can be replaced with Sn-3.0Ag-0.5Cu.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.35-40
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• 2010

본 연구에서는 상용 고온 솔더 중 많이 쓰이고 있는 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-5.0Sb 솔더에 대한 열충격 시험, 열싸이클 시험, 고온 진동 복합 시험 신뢰성 평가를 하였다. 테스트 샘플을 제작하기 위해 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-5.0Sb 솔더볼을 ENIG 표면 처리된 BGA에 접합하였으며, 그 후 BGA샘플을 OSP 표면 처리된 PCB에 실장 하였다. 신뢰성평가 동안 저항변화를 측정하였으며 신뢰성 평가 전후 전단강도 시험을 통하여 접합강도의 변화를 평가하였다. Sn-3.5Ag의 솔더인 경우 전기저항과 접합강도의 저하가 비교 평가한 3가지 솔더 중 가장 높은 저하율을 보였으며 Sn-0.7Cu의 솔더가 신뢰성 평가 후에 비교적 높은 안정성을 나타내었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.235-237
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• 2007

In this paper, fabrication of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bumping having accurate composition and behavior of intermetallic compounds(IMCs) growth at interface between Sn-Ag-Cu bumps and Cu substrate were studied. The ternary alloy of the Sn-3.0Ag-0.5Cu solder was made by two binary(Sn-Cu, Sn-Ag) electroplating on Cu pad. For the manufacturing of the micro-bumps, photo-lithography and reflow process were carried out. After reflow process, the micro-bumps were aged at $150^{\circ}C$ during 1 hr to 500 hrs to observe behavior of IMCs growth at interface. As a different of Cu contents(0.5 or 2wt%) at Sn-Cu layer, behavior of IMCs was estimated. The interface were observed by FE-SEM and TEM for estimating of their each IMCs volume ratio and crystallographic-structure, respectively. From the results, it was found that the thickness of $Cu_3Sn$ layer formed at Sn-2.0Cu was thinner than the thickness of that layer be formed Sn-0.5Cu. After aging treatment $Cu_3Sn$ was formed at Sn-0.5Cu layer far thinner.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권1호
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• pp.74-78
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• 2024

We have studied the effects of Ag on the characteristics of Sn₄₈In₅₂Ag_x (wt%) low-melting solders for photovoltaic ribbons. The Sn₄₈In₅₂ (wt%) solder coexisted in the InSn₄ and In₃Sn alloys. Ag atoms added in the solder formed an AgIn₂ alloy by reacting with some part of In atoms, while they did not react with Sn atoms. The addition of Ag atoms in the Sn₄₈In₅₂Ag_x (wt%) solders showed useful results; an increase in peel strength and a decrease in melting temperature. The peel strength of the ribbon plated with the Sn₄₈In₅₂ (wt%) solder was 53.6 N/mm², and that of the Sn₄₈In₅₂Ag₁ (wt%) solder largely increased to 125.1 N/mm². In the meanwhile, the melting temperature of the Sn₄₈In₅₂ (wt%) solder was 119.2℃, and that of the Sn₄₈In₅₂Ag₁ (wt%) solder decreased to 114.0℃.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권3호
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• pp.43-47
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• 2001

Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더는 중온계 무연솔더의 하나로서 개발되었다. In함유 솔더는 고가이지만, 솔더의 융점은 Sn-Ag-Cu 합금계보다 낮다. 본 연구에서 사용된 Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 용융범위는 188~$204^{\circ}C$ 사이이다. 본 연구에서는 Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 무연솔더로서의 적용가능성을 조사하기 위하여 솔더의 젖음특성을 평가하였다. Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 젖음성을 기존 솔더 및 다른 무연솔더와 비교하기 위하여 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag 공정솔더의 젖음특성도 조사하였다. 실험결과 영점시간과 젖음시간은 Sn-3Ag-8Bi-5In솔더의 경우 $240^{\circ}C$에서 각각 1.1, 2.2 초로서 Sn-37Pb 및 Sn-3.5Ag 무연솔더에 비하여 비슷하거나 다소 우수하였다. 또한, Sn-3Ag-8Bi-5In의 평형젖음력은 $240^{\circ}C$에서 5.8 mN으로 Sn-37Pb 솔더보다 낮고 Sn-3.5Ag 솔더보다 높았다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권3호
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• pp.57-63
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• 2007

Electrochemical migration characteristics of Pb-free solder alloys are quantitatively correlated with corrosion characteristics in harsh environment conditions. In-situ water drop test and corrosion resistance test for Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloys were carried out in NaBr and NaF solutions to obtain the electrochemical migration lifetime and pitting potential, respectively. Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloy shows similar ionization and electrochemical migration behavior with pure Sn because of Ag and Cu do not migrate due to the formation of resistant intermetallic compounds inside solder itself. Electrochemical migration lifetime in NaBr is longer than in NaF, which seems to be closely related to higher pitting potential in NaBr than NaF solution. Therefore, it was revealed that electrochemical migration lifetime of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloys showed good correlation to the corrosion resistance, and also the initial ionization step at anode side is believed to be the rate-determining step during electrochemical migration of Pb-free solders in these environments.

• Corrosion Science and Technology
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• 제6권2호
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• pp.50-55
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• 2007

The smaller size and higher integration of advanced electronic package systems result in severe electrochemical reliability issues in microelectronic packaging due to higher electric field under high temperature and humidity conditions. Under these harsh conditions, electronic components respond to applied voltages by electrochemical ionization of metal and the formation of a filament, which leads to short-circuit failure of an electronic component, which is termed electrochemical migration. This work aims to evaluate electrochemical migration susceptibility of the pure Sn, Sn-3.5Ag, Sn-3.0Ag-0.5Cu solder alloys in $Na_{2}SO_{4}$. The water drop test was performed to understand the failure mechanism in a pad patterned solder alloy. The polarization test and anodic dissolution test were performed, and ionic species and concentration were analyzed. Ag and Cu additions increased the time to failure of Pb-free solder in 0.001 wt% $Na_{2}SO_{4}$ solution at room temperature and the dendrite was mainly composed of Sn regardless of the solders. In the case of SnAg solders, when Ag and Cu added to the solders, Ag and Cu improved the passivation behavior and pitting corrosion resistance and formed inert intermetallic compounds and thus the dissolution of Ag and Cu was suppressed; only Sn was dissolved. If ionic species is mainly Sn ion, dissolution content than cathodic deposition efficiency will affect the composition of the dendrite. Therefore, Ag and Cu additions improve the electrochemical migration resistance of SnAg and SnAgCu solders.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.18-18
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• 2007

지난 수년 동안 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금은 전자산업의 표준 무연솔더 조성으로 전자제품의 제작에 사용되어져 왔으며, 그 신뢰성도 충분히 검증되어 대표적인 무연 솔더 조성으로의 입지를 굳혀왔다. 그러나 전자제품의 mobile화에 따른 내충격 신뢰성에 대한 요구와 최근의 급격한 Ag 가격의 상승은 Ag 함량의 축소에 의한 원가절감을 요청하게 되었으며, 이에 따라 소량의 Ag를 함유하는 솔더 조성 개발에 대한 연구가 산업 현장을 중심으로 절실히 요청되고 있다. Sn-Ag-Cu의 3원계 함긍에서 Ag는 합금의 융점을 낮추고, 강도와 같은 합금의 기계적 특성을 증가시키는 한편, 모재에 대한 합금의 젖음성을 향상시키는데 필수적인 원소로 인식되고 있다. 따라서 Sn-Ag-Cu의 3원계 함금에서 Ag의 함량을 감소시키게 되면, 합금액 액상선 온도와 고상선 온도가 벌어져 pasty range(또는 mush zone)가 증가하게 되고, wettability도 감소하게 되어 솔더 합금으로서의 요구 특성을 많이 상실하게 된다. 또한 Ag 함량을 감소시키게 되면 합금의 elongation이 향상되면서 내 impact 수명이 향상되는 효과를 볼 수 있으나, 합금의 creep 특성 및 기계적인 강도는 감소하면서 열싸이클링 수명은 감소하는 경향을 나타내게 된다. 따라서 솔더 합금의 내 impact 수명과 열싸이클링 수명을 동시에 만족시키지 위해서는 Ag 함량을 최적화하기 위한 고려가 필요하며, 합금원소에 대한 연구가 요청된다고 하겠다. 한편 Ag의 함량을 3wt.% 이상으로 첨가할 경우에도 비교적 느린 응고 속도에서는 조대한 판상의 $Ag_3Sn$ 상을 형성하는 경향이 있어 외관 물량을 야기 시킬 가능성이 매우 커지는 현상도 보고되고 있다. 따라서 Ag의 첨가량을 최적화 하면서 솔더 재료로서의 특성을 계속적으로 유지하기 위해서는 제 4 원소의 함유가 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 Sn-Ag-Cu계에 첨부하는 제 4원소로서 In을 선택하였다. 비록 In은 Ag보다 고가이기 때문에 산업적인 적용을 위한 솔더 합금 원소로는 거의 각광받지 못했으나, 본 연구의 결과로는 In은 매우 소량 첨가할 경우에도 Sn-Ag-Cu계 합금, 특히 소량의 Ag를 함유하는 Sn-Ag-Cu계 합금의 wettabilty와 기계적 특성 향상에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성의 경우 Sn-3.0Ag-0.5Cu의 표준 조성에 비하여 약 18%의 원자재 가격 절감을 도모할 수 있을 것으로 예상되는 한편. Sn-3.0Ag-0.5Cu에 유사하거나 우수한 wettability 특성을 나타내었고. Sn-1.0Ag-0.5Cu 또는 Sn-l.2Ag-0.5Cu-0.05Ni 조성보다는 월등히 우수한 wettability 특성을 나타내었다. 더구나 Sn-Ag-Cu-In계 최적 솔더 조성은 합금의 강도 저하는 최소화 시키면서 합금의 elongation은 극적으로 향상시켜 합금의 toughness 값이 매우 우수한 특성을 가짐을 알 수 있었다. 이렇게 우수한 toughness 값은 솔더 조인트의 대표적 신뢰성 요구 특성인 열싸이클링 수명과 내 impact 수명을 동시에 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 요컨대 본 연구를 통해 구현된 Sn-Ag-Cu-In계 솔더 조성은 최적 솔더 조성에서 요구되는 4가지 인자, 즉, 저렴한 원재료 가격, 우수한 wettability 특성, 합금 자체의 높은 toughness, 안정하고 낮은 성장 속도의 계면 반응층 생성을 모두 만족시키는 특징을 가짐으로서 기존 무연솔더 조성의 새로운 대안으로 자리 잡을 것으로 기대된다.