• Journal of Welding and Joining
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• 제20권2호
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• pp.77-81
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• 2002

Many kinds of Pb-free solder have been investigated because of the environmental concerns. Sn-Ag-Cu system is well blown as most competitive Pb-free solder. However, since Sn-Ag-Cu system has relatively high melting point compared to Sn-Pb eutectic, it may a limitation, the some application. In this study, Bi and In contained solder of $Sn_3Ag_8Bi_5In$ which has relatively lower melting point, $188~204^{\circ}C$, was investigated. $Sn_3Ag_8Bi_5In$ solder ball of $500\mu\textrm{m}$ diameter was set on the Ni/Cu/Cr-UBM and reflow soldered in the range of $220~240^{\circ}C$ for 5~15s. The maximum shear strength of the solder ball was around 170mN by reflowing at $240^{\circ}C$ for 10s. Intermetallic compound formed on the UBM of Si-wafer was analysed by SEM(scanning electron microscope) and XRD(X-ray diffractometer).

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.332-337
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• 2015

We have studied the effects of Ag on the characteristics of $Sn_{60}Pb_{40}Ag_x$ (wt%) solder for photovoltaic ribbon. Ag atoms in the solder formed an alloy phase of $Ag_3Sn$ after reacting with some part of Sn atoms, while they did not react with Pb atoms, but decreased the mean size of Pb solid phase. The enhancement of peel strength between solar cell and ribbon is an important part in the developments of long-lifespan solar module. The peel strength of the solder ribbon of $Sn_{60}Pb_{40}$ (wt%) was $169N/mm^2$, and it was largely enhanced by adding a small amount of Ag atoms. The maximum peel strength was $295N/mm^2$ in the solder ribbon of $Sn_{60}Pb_{40}Ag_2$ (wt%). This result is caused by the high binding energy of 162.9 kJ/mol between Ag atoms in the solder and Ag atoms in Ag sheet.

• Journal of Welding and Joining
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• 제23권5호
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• pp.49-54
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• 2005

The effective charge number and the critical current density of electromigration in eutetic SnPb and Pb Free $(SnAg_{3.8}Cu_{0.7)$ flip chip solder bumps are studied. The effective charge number of electromigration in eutectic SnPb solder is obtained as 34 and the critical current density is $j=0.169{\times}({\delta}_{\sigma}/{\delta}_x})\;A/cm^2,\;where\;({\delta}_{\sigma}/{\delta}_x})$ is the electromigration-induced compressive stress gradient along the length of the line. While the effect of electromigration in Pb free solder is much smaller than that in eutectic SnPb, the product of diffusivity and effective charge number $DZ^{\ast}$ has been assumed as $6.62{\times}10^{-11}$. The critical length for electromigration are also discussed.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권2호
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• pp.13-19
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• 2000

금속간 화합물의 두께와 솔더와 금속간 화합물의 계면 거칠기가 Cu pad위의 BGA솔더 조인트의 전단강도에 미치는 영향을 Sn (0. 1.5, 2.5wt.% Cu)와 Sn-40Pb (0, 0.5wt.% Cu) 솔더를 사용하여 알아보았다. 각각의 조성의 솔더를 사용하여 솔더링 반응을 1, 2 ,4분 동안 한 후 전단강도를 측정하였다. Sn솔더에 Cu 첨가는 초기 금속간 화합물의 두께를 증가시키는 결과를 가져오는 반면 Sn-40Pb 솔더의 경우에는 주로 금속간 화합물/솔더의 계면거칠기의 감소를 가져오게 된다. 최대 전단 강도값을 나타내는 금속간 화합물의 임계두께는 솔더의 물질에 따라 변하게 되는데, 본 실험에서는 Sn-Cu솔더의 경우에는 ~2.3 $\mu\textrm{m}$, Sn-Pb-Cu에서는 ~ 1.2 $\mu\textrm{m}$ 정도로 측정되었다. 금속간 화합물의 임계두께는 금속간 화합물/솔더의 계면이 더욱 거칠어질수록 증가하는 것으로 나타났다. 이는 파단면 관찰에서 나타난 초기의 솔더내에서의 파괴가 금속간 화합물이 임계두께 이상으로 성장함에 금속간 화합물/솔더의 계면으로 이동하는 결과와 일치한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권2호
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• pp.39-43
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• 2002

48 $\mu$BGA 패키지에 Sn-37Pb 공정 솔더와 Sn-0.7Cu, Sn-3.5 Ag, Sn-2.0Ag-0.75Cu, Sn-2.0Ag-0.7Cu-3.0Bi 4종류의 무연 솔더를 적용하여, 미세 솔더 볼의 경도와 조성에 따른 솔더 접합부의 전단강도에 대해서 연구하였다. 실험 결과, 솔더 볼의 짖눌림은 Sn-2.0Ag-0.7Cu-3.0Bi에서 0.043mm로 큰 경도값을 얻었다. 또한 전단 강도 값은 무연 솔더가 Sn-37Pb 솔더보다 높았으며, Sn-2.0Ag-0.7Cu-3.0 Bi에서 최대 52% 높은 값을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권4호
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• pp.47-52
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• 2001

Sn-Cu-Ni계 솔더를 이용한 AC Adapter의 Pb-Free Wave 솔더링 공정을 Six Sigma기법으로 개발하였다. 솔더 접합부의 외관, 미세조직, Lift-off현상 및 Crack발생 유.무를 관찰하여 접합기구를 규명하고자 하였으며 열 충격시험을 통하여 신뢰성평가를 수행하였다. 솔더 접합부의 Sn-Cu-Ni계 솔더와 Cu Land 사이에는 약 5 $\mu\textrm{m}$ 두께의 $(Cu,Ni)_6/Sn_5$ 형태의 금속간화합물이 발견되었고 열 충격후 750사이클까지는 Crack이 발견되지 않았다. 본 연구로 개발된 제품은 기존의 Sn-Pb솔더를 사용한 제품에 비해서 양산성 및 신뢰성 측면에서 우수한 특성을 나타내었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제15권4호
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• pp.217-220
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• 2014

We studied the plating properties of Sn-Pb solder according to the shape of the Cu wire's cross-section for photovoltaic ribbon. The thickness of the Sn-Pb layer largely decreased to 29% on a curved Cu surface, compared to a flat Cu surface. This phenomenon is caused by the geometrical decrease in the contact angle of the liquid Sn-Pb solder and an increase in the surface energy of the solid/vapor on the curved Cu surface. We suggest a new ribbon's design where the Cu wire's cross-section is a semi-ellipse. These semi-ellipse ribbons can decrease the use of Sn-Pb solder to 64% and increase the photovoltaic efficiency, by reducing the contact area between the ribbon and cell, to 84%. We also see an improvement of reflectivity in the curved surface.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권2호
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• pp.53-58
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• 2004

63Sn-37Pb 공정솔더의 electromigration 현상을 용이하게 관찰하기 위해 63Sn-37Pb 공정솔 더를 증착하여 스트립 형태의 시편을 제작 후 electromigration 테스트를 실시하였다. $80{\sim}150^{\circ}C$의 온도 및 $1{\times}10^4{\sim}1{\times}10^5\;A/cm^2$의 전류밀도에서 electromigration 테스트시 스트립 형상의 63Sn-37Pb 솔더 합금에서 hillock과 void의 발생이 관찰되었으며, 온도와 전류밀도가 높아질수록 void의 형성이 빨라져서 평균파괴시간이 단축되었다. 평균파괴시간을 이용하여 Black의 식으로부터 구한 63Sn-37Pb 솔더 스트립의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 $0.16{\sim}0.5\;eV$이었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.799-806
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• 2000

63Sn-37Pb에 Cu$_{6}$Sn$_{5}$를 분산시킨 760$\mu\textrm{m}$크기의 솔더범프를 Au(0.5$\mu\textrm{m}$)/Ni(5$\mu\textrm{m}$)/Cu(27$\pm$20$\mu\textrm{m}$) BGA 기판에 스크린)/Ni(5im)/Cu(27:201m) B3GA 기판에 스크린 프린팅법으로 제조하여, 리플로우 피크온도 유지시간, 15$0^{\circ}C$ 시효처리 시간에 따른 전단강도를 분석하였다. Cu$_{6}$Sn$_{5}$를 첨가한 솔더범프는 피크온도에서 30초간 유지시에는 63Sn-37Pb 솔더범프보다 높은 전단강도를 나타내었으나, 피크온도 유지시간을 60초 이상으로 증가시킴에 따라 전단강도가 63Sn-37Pb 솔더범프보다 저하하였다. 전단시험 후 솔더범프의 파단면은 초기에 전단 균열의 점진적인 전파에 의해 발생된 파괴부위와 점진적 균열전파에 의한 면적 감소로 솔더범프가 급격히 떨어져 나가면서 발생한 파괴부위로 구분할 수 있었다 피크온도 유지시간, 15$0^{\circ}C$ 시효처리 시간 및 Cu$_{6}$Sn$_{5}$ 첨가량에 무관하게 점진적 파괴모드에 의한 균열 전파길이가 증가할수록 솔더범프의 전단강도가 감소하였다.감소하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권3호
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• pp.89-96
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• 2000

As solder becomes small and fine, the reliability and solderability of solder joint are the critical issue in present electronic packaging industry. Besides the use of lead(Pb) containing solders for the interconnections of microelectronic subsystem assembly and packaging has enviromental problem. In this study, using Sn/Pb and Sn/Ag eutectic solder paste, in order to obtain decrease of solder joint strength with increasing aging time, initial solder joint strength and aging strength after 1000 hour aging at $100^{\circ}C$ were measured by peel test. And in order to obtain the growth of intermetallic compound(IMC) layer thickness, IMC layer thickness was measured by scanning electron microscope(SEM). As a result, solder joint strength was decreased with increasing aging time. The mean IMC layer thickness was increased linearly with the square root of aging time. The diffusion coefficient(D) of IMC layer was found to $1.29{\times}10^{-13}{\;}cm^2/s$ at using Sn/Pb solder paste, 7.56{\times}10^{-14}{\textrm}{cm}^2/s$ at using Sn/Ag solder paste.