• 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.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 춘계 기술심포지움 논문집
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• pp.104-108
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• 2002

This paper was investigated the lead free solder characteristics by P mass percentage chang e. Tension test, wetting balance test, spread test, and analysis of intermetallic compound after isothermal aging of Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.005P, Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.01P, Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.02P, Sn-0.7Cu-0.005P were performed for estimation. By adding P on the solder alloys, it was showe d improvement of tensile strength, reduction of intermetallic compound growth and reduction of oxidization of fusible solder under wave soldering processes. After comparing solder alloy containing P with tin lead eutectic solder alloy, p containing solder alloys showed much better solderability than eutectic solder alloys.

• 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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• 제11권4호
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• pp.43-48
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• 2004

상부 칩과 하부 기판이 모두 Si으로 구성되어 있는 플립칩 패키지 시편을 제조하여 $130{\~}160^{\circ}C$의 온도 범위에서 $3{\~}4{\times}10^4 A/cm^2$의 전류밀도를 가하여 주면서 플립칩 본딩된 Sn-3.5Ag-0.5Cu 솔더범프의 electromigration 거동을 분석하였다. Sn-3.5Ag-0.5Cu 솔더범프의 cathode로부터 anode로의 electromigration에 의해 Cu UBM이 완전히 소모되어 cathode부위에서 void가 형성됨으로써 파괴가 발생하였다. Sn-3.5Ag-0.5Cu 솔더범프의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 $3{\times}10^4 A/cm^2$의 전류밀도에서는 0.61 eV, $3.5{\times}10^4 A/cm^2$의 전류밀도에서는 0.63 eV, $4{\times}10^4 A/cm^2$의 전류밀도에서는 0.77 eV로 측정되었다.

• 한국주조공학회지
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• 제22권2호
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• pp.89-96
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• 2002

This study examined the effects of adding Zn to Sn-3.5Ag solder on the microstructure changes and behavior of interface reaction of the solder joint with Cu substrate. The solder/Cu joints were examined with microscope to observe the characteristics of microstructure changes and interfacial reaction layer with aging treatment for up to 120 days at $150^{\circ}C$. Results of the microstructure changes showed that the microstructures were coarsened with aging treatment, while adding 1%Zn suppresses coarsening microstructures. The Sn-3.5Ag/Cu had a fast growth rate of the reaction layer in comparison with the Sn-3.5Ag-1Zn at the aging temperature of $150^{\circ}C$. Through the SEM/EDS analysis of solder joint, it was proved that intermetallic layer was $Cu_6Sn_5$ phase and aged specimens showed that intermetallic layer grew in proportion to $t^{1/2}$, and the precipitate of $Ag_3Sn$ occur to both inner layer and interface of layer and solder. In case of Zn-containing composite solder, $Cu_6Sn_5$ phase formed at the side of substrate and Cu-Zn-Sn phase formed at the other side in double layer. It seems that Cu-Zn-Sn phase formed at solder side did a roll of banrier to suppress the growth of the $Cu_6Sn_5$ layer during the aging treatment.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제23권6호
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• pp.345-350
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• 2014

The surface oxidation mechanism of lead-free solder alloys has been investigated with multiple reflow using X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the solder surface of Sn-Ag-Cu-In solder alloy is surrounded by a thin $InO_x$ layer after reflow process; this coating protects the metallic surface from thermal oxidation. Based on this result, we have performed a wetting balance test at various temperatures. The Sn-Ag-Cu-In solder alloy shows characteristics of both thermal oxidation and wetting balance better than those of Sn-Ag-Cu solder alloy. Therefore, Sn-Ag-Cu-In solder alloy is a good candidate to solve the two problems of easy oxidation and low wettability, which are the most critical problems of Pb-free solders.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년도 춘계 학술대회 개요집
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• pp.218-220
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• 2006

Sn-3.0Ag-0.5Cu solder is widely used as micro-joining materials of flip chip package(FCP) because of the fact that it causes less dissolution and has good thermal fatigue property. However, compared with ternary electroplating in the manufacturing process, binary electroplating is still used in industrial field because of easy to make plating solution and composition control. The objective of this research is to fabricate Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bumping having accurate composition. The ternary Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bumping could be made on a Cu pad by sequent binary electroplating of Sn-Cu and Sn-Ag. Composition of the solder was estimated by EDS and ICP-OES. The thickness of the bump was measured using SEM and the microstructure of intermetallic-compounds(IMCs) was observed by SEM and EDS. From the results, contents of Ag and CU found to be at $2.7{\pm}0.3wt%\;and\;0.4{\pm}0.1wt%$, respectively.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권8호
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• pp.500-507
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• 2009

Pb-free solder has recently been used in electronics in efforts to meet environmental regulations, and a number of Pb-free solder alloy choices beyond the near-eutectic SnAgCu solder are now available. With increased demand for thin and portable electronics, the high cost of alloys containing significant amounts of silver and their poor mechanical shock performance have spurred the development of low Ag SnAgCu solder, which provides improved mechanical performance at a reasonable cost. Although low Ag SnAgCu solder exhibits significantly higher fracture resistance under high-strain rates, little thermal fatigue data exist for this solder. Therefore, it is necessary to investigate thermal fatigue reliability of low Ag SnAgCu solder under variation of thermal stress in order to allow its implementation in electronic products with high reliability requirements. In this study, the reliability of Sn0.3Ag0.7Cu(SAC0307), a low Ag solder alloy, is discussed and compared with that of Sn3Ag0.5Cu(SAC305). Three sample types and six samples size are evaluated. Mechanical properties and microstructure of the solder joint are investigated under thermal shock cycles. It was observed that the mechanical strength of SAC0307 dropped slightly with thermal cycling relative to that of SAC305. This reveals that the failure mode of SAC0307 is different from that SAC305 under this critical condition.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.226-226
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• 2008

지난 10여년 동안 Sn-3.0Ag-0.5(wt%)Cu 합금은 대표 무연솔더 조성으로 다양한 전자제품의 실장 및 접합에 적용되어 왔으며, 그 신뢰성 역시 충분히 검증된 바 있다. 그러나 최근 Ag 가격의 급격한 상승과 솔더 접합부의 내 충격 신뢰성을 보다 향상시키고자 하는 업계의 동향은 Ag의 함량이 낮은 무연솔더 조성의 적용 확대를 유도하고 있다. 이에 따라 본 연구자들은 저 Ag 함유 무연슬더로 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성을 제안한 바 있는데, 이는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성 이상의 solderability를 가지면서도 그 금속원료 가격이 약 20% 가량 저렴한 특징을 가진다. 또한 열 싸이클링 (cycling) 테스트를 통한 슬더 조인트의 신뢰성을 평가한 결과, Sn-3.0Ag-0.5Cu에 크게 뒤떨어지지 않는 양호한 특성이 관찰되었다. 따라서 본 연구에서는 열 싸이클링 테스트와 더불어 최근 그 중요성이 지속적으로 커지고 있는 내 충격 신뢰성 평가 시험을 실시하여 개발된 4원계 무연솔더 조성의 기계적 특성을 기존 무연솔더 조성과 비교, 분석해 보았다. 각 솔더 조성은 솔더 볼 형태로 제조되어 CSP(Chip Scale Package) 상에 범핑 (bumping)되었으며, CSP를 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장하는 공정에서도 Sn-3.0Ag-0.5Cu 및 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In의 두 종류의 솔더 페이스트가 사용되었다. 본 연구에서의 내 충격 신뢰성 시험에는 자체 제작한 rod drop 시험기를 사용하였는데, 고정된 CSP 실장 board의 후면 부위를 일정한 높이에서 추를 반복적으로 자유 낙하시켜 급격한 충격을 주는 방식으로 실험을 실시하였다. 이 때 추의 무게는 30g, 낙하 높이는 10cm 였으며, 추의 낙하 시 측정된 board 의 휨 변위량은 약 0.7mm로 측정되었다. 사용된 CSP와 PCB 는 모두 daisy chain 방식으로 연결되어 있기 때문에 저항측정기를 사용한 간단한 실시간 저항 측정 방법으로 시험 이력에 따른 파단부의 발생 시점과 대략의 위치를 손쉽게 확인할 수 있었다. 솔더 조인트의 파단 기준 저항값으로 $1000\Omega$을 설정하였으며. 각 조건 당 5 개 이상의 샘플에 대해 평가를 실시한 후 그 평균값을 조사하였다. 시험 결과 제안된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성은 대표적인 저 Ag 함유 조성인 Sn-1.0Ag-0.5Cu에 비해서는 떨어지는 내 충격 신뢰성을 나타내었지만, 우수한 연성에 기인하여 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성에 비해서는 약 2 배 이상 우수한 신뢰성이 관찰되었다. 또한 CSP의 실장 시 Sn-3.0Ag-0.5Cu보다 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성 솔더 페이스트를 적용한 경우에서 보다 우수한 내 충격 신뢰성을 나타내어 기본적으로 개발된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 솔더 페이스트가 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성의 기존 솔더 페이스트 보다 내 충격 신뢰성이 우수함을 검증할 수 있었다. 각 조성의 솔더 조인트를 $150^{\circ}C$ 에서 500시간 aging한 후 실시한 내 충격 신뢰성 평가에서는 모든 조성에서 그 신뢰성이 급감하는 경항을 나타내었으나, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In가 Sn-l.0Ag-0.5Cu보다도 그 상대적인 신뢰성이 우수한 것으로 관찰되었다. 이와 같이 aging 후 실시하는 충격시험은 가장 실제적인 상황과 유사한 조건이므로 상기의 실험 결과는 매우 고무적이었으며, 이에 대한 보다 면밀한 분석이 요청되었다. 마지막으로 파면 및 미세조직 관찰을 통하여 각 조성에서의 충격 파단 특성을 비교, 분석해 보았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.17-23
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• 2013

신축성 전자패키징 기술개발을 위한 기초연구로서 Cu/Sn 범프에 CNT-Ag 복합패드를 형성한 칩을 이방성 전도접착제를 사용하여 플립칩 본딩한 후, CNT-Ag 복합패드의 유무 및 본딩압력에 따른 플립칩 접속부의 접속저항을 측정하였다. CNT-Ag 복합패드가 형성된 Cu/Sn 칩 범프를 25MPa과 50MPa의 본딩압력으로 플립칩 본딩한 시편들은 접속저항이 너무 높아 측정이 안되었으며, 100MPa의 본딩압력으로 플립칩 본딩한 시편은 $213m{\Omega}$의 평균 접속저항을 나타내었다. 이에 비해 CNT-Ag 복합패드가 없는 Cu/Sn 칩 범프를 사용하여 25MPa, 50 MPa 및 100 MPa의 본딩압력으로 플립칩 본딩한 시편은 각기 $1370m{\Omega}$, $372m{\Omega}$ 및 $112m{\Omega}$의 평균 접속저항을 나타내었다.