• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권2호
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• pp.47-53
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• 2000

TSM(Top Surface Metallurgy)이 증착된 유리기판의 Pb-free 솔더에 대한 젖음성을 무플럭스하에서 wetting balance법으로 평가하였다. TSM 층의 젖음성을 단면 증착시편의 wetting balance법으로부터 도출된 새로운 젖음성 지수들로 평가할 수 있었다. 유리기판의 TSM층으로는, Cu를 젖음층으로 하고 Au를 Cu의 산화 방지 층으로 사용하는 경우가 Au 자체를 젖음층으로 사용하는 경우보다 우수하였다. SnSb 솔더는 SnAg, SnBi, SnIn 솔더보다 TSM층에 대한 젖음특성이 우수하였다. 유리기판에 단면 증착된 TSM과 Pb-free솔더의 접촉각을 $F_{s}$와 기울어짐각을 측정하고, 메니스커스의 정적 상태에서 힘의 평형으로부터 유도된 식을 이용하여 계산할 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제17권3호
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• pp.245-251
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• 1997

Solderability, interfacial reaction and mechanical properties of joint between Sn-Bi-Ag base solder and Cu-substrate were studied. Solders were subjected to aging treatments to see the change of mechanical properties for up to 30 days at $100^{\circ}C$, and then also examined the changes of microstructure and morphology of interfacial compound. Sn-Bi-Ag base solder showed about double tensile strength comparing to Pb-Sn eutectic solder. Addition of 0.7wt%Al in the Sn-Bi-Ag alloy increase spread area on Cu substrate under R-flux and helps to reduce the growth of intermetallic compound during heat-treatment. According to the aging experiments of Cu/solder joint, interfacial intermetallic compound layer was exhibited a parabolic growth to aging time. The result of EDS, it is supposed that the soldered interfacial zone was composed of $Cu_6Sn_5$.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권3호
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• pp.130-134
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• 2018

솔더(solder) 재료는 수 천년 이상 인류 문명과 함께해온 대표적인 금속 합금으로서 현재까지도 전자 패키징(electronic packaging) 및 표면 실장(SMT, surface mount technology) 분야의 핵심 소재로 사용되고 있다 그러나 최근 Ag 가격의 급격한 상승과 전자산업의 저가격화 전략으로 인해 솔더 재료에서의 Ag 함량의 감소가 지속적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-0.7Cu 및 Sn-0.3Ag-0.5Cu(weight%) 조성의 무연납 솔더바 샘플을 주조법으로 합금화 하였다. 제조한 Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-0.7Cu 및 Sn-0.3Ag-0.5Cu 샘플에 대한 결정구조, 화학조성 및 미세구조를 XRD, XRF, 광학현미경, FE-SEM 및 EDS 분석을 이용하여 조사하였다. 분석결과, 제조된 샘플은 ${\beta}-Sn$, ${\varepsilon}-Ag_3Sn$ 및 ${\eta}-Cu_6Sn_5$ 결정으로 구성되어 있었을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.307-313
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• 2005

선형구조의 시편을 사용하여 Sn96.5Ag3.0Cu0.5의 electromigration 특성을 살펴보고 공정 조성의 SnPb의 electromigration특성과 비교, 분석하였다. SnAgCu의 electromigration에 관한 특성 중 시간에 따른 물질의 이동 양상과 여러 가지 electromigration 매개변수 (활성화 에너지, 임계 전류밀도, 확산계수와 유효전하수의 곱)을 살펴보았다. 임계 전류 밀도는 $140^{\circ}C$에서 $2.38{\times}10^4A/cm^2$ 이고 이 값은 $140^{\circ}C$에서 electromigration에 의한 물질 이동이 발생하지 않는 최대 전류 밀도를 나타낸다. 활성화 에너지는 $110-160^{\circ}C$ 온도 범위에서 0.56 eV가 측정되었다. DZ$\ast$의 값은 $110^{\circ}C$에서 $3.12{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $125^{\circ}C$에서 $4.66{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $140^{\circ}C$에서 $8.76{\times}10^{-10}\;cm^2/s$, $160^{\circ}C$에서 $2.14{\times}10^{-9}cm^2/s$ 이었다. 그리고 SnAgCu와 공정 조성의 SnPb 물질의 electromigration 거동 특징은 크게 다른데, SnPb의 경우 음극에서 보이드(void) 형성이 발생하기 전에 잠복 시간이 존재하고 SnAgCu의 경우 잠복 시간이 존재하지 않는다는 점이다. 이는 각 원소들의 확산 기구(diffusion mechanism)의 차이에 기인한 것이라 생각된다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 춘계 기술심포지움 논문집
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• pp.183-188
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• 2002

With the contact pad consisted of $0.5{\mu}{\textrm}{m}$ $Au/5{\mu}{\textrm}{m}$ Ni/Cu layers on a conventional ball grid array(BGA) substrate, metallurgical reaction properties between the pad and In-15(wt.%)Pb-5Ag solder alloy were studied after reflow and solid aging. In as-reflow condition, thin AuIn$_2$or Ni$_{28}$In$_{72}$ intermetallic layer was formed at the solder/pad interface according to reflow time. Dissolution of the Au layer into the molten solder was remarkably limited in comparison with eutectic Sn-37Pb alloy. After solid aging of 300 hrs, thickness of In-Ni layer increased to about $2{\mu}{\textrm}{m}$ in the both as-reflow case. It was observed that In atoms diffuse through the AuIn$_2$phase to react with underlaying Ni layer. The metallurgical reaction properties between In-l5Pb-7Ag alloy and Au/Ni surface finish were analysed to result in suppression of Au-embrittlement in the solder joints.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.47-52
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• 2005

전세계 전자패키지 산업에서 납(Pb) 사용에 대한 환경규제 움직임이 본격화되고 있어 새로운 무연솔더의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 게다가 무연솔더의 신뢰성에 대한정보가 아직까지 많이 부족한 실정이다 무연솔더의 신뢰성에 영향을 줄수 있는 것 중의 하나가 Sn pest라고 알려진 동소체 변태이다. Sn pest가 형성될 때 동반되는 부피의 증가는 솔더 조인트의 신뢰성을 저하시킨다. 이미 보고된 바에 따르면, Sn 고용도가 있는 원소(Pb, Bi, Sb)들을 첨가시킬 경우 Sn pest가 효과적으로 억제된다. 그러나 Sn pest를 억제하는 합금에 대한 기계적인 특성에 연구가 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 Sn과 Sn-0.7Cu를 기반으로 하여 Bi, Sb을 첨가한 솔더 합금을 사용하여 lap shear크리프 실험을 하였다. 본 연구에서 사용한 합금들의 변형율은 전체적으로 Sn-3.5Ag를 기반으로 하는 합금들보다 높았다. 파괴까지 이르는 변형량은 Sn-0.5Bi가 가장 크고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금이 가장 작았는데 이러한 경향은 Sn-0.5Bi 합금의 파단면에 Sn globules이 길게 늘어나 있고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금에서는 더 짧은 Sn globules 이 관찰되는 결과와 일치하였다.

• 청정기술
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• 제11권3호
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• pp.153-164
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• 2005

This study found a reliable evaluation for four kinds of pb-Free plating solutions and it's layers, through pure Sn, SnAg, SnBi and SnCu. These four kind of solutions are widely used to pb-Free plating. Hull-cell, Harring-blum, coverage, throwing power, current efficiency, stability, life-time, composition, hardness, roughness, abrasion, scratch, solderability, corrosion, contact angle, morphology, SIR(Surface insulation resistance) and Whisker test were experimented. Also, Using ICP, XRF, FE-SEM, EDS, temperature/humidity chamber, solderability tester, hardness tester, roughness tester, abrasion tester, salt spray tester, contact angle tester, SIR tester, and microscope. In this paper could be shown the systematic and various analysis for reliability about four kinds of pb-Free plating solutions, processes and it's deposit surface.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.47-53
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• 2015

인쇄회로기판 솔더 상부 및 하부 접합부의 서로 다른 표면처리 조건에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 접합부의 열처리 및 전류 인가에 따른 금속간 화합물 성장거동을 비교하기 위하여 in-situ 미세구조분석 및 electromigration (EM) 수명평가를 실시하였다. 솔더 접합 직후, 상부 접합부의 electroless nickel immersion gold (ENIG) 표면처리에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$, 하부 접합부의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리에서는$ Cu_6Sn_5$, $Cu_3Sn$ 금속간 화합물이 접합 계면에서 생성되었다. EM 수명평가 결과 온도 $130^{\circ}C$, 전류밀도 $5.0{\times}10^3A/cm^2$ 하에서 평균파괴시간이 약 78.7 hrs으로 도출되었고, 하부 OSP 표면처리에서 전자가 솔더로 빠져나가는 부분에서 Cu의 소모에 의한 단락이 주 손상기구로 확인되었다. In-situ 주사전자현미경을 통해 계면 미세구조 분석 결과 상부 접합부 ENIG 표면처리에서 전자의 방향에 따른 미세구조의 큰 차이가 없고 뚜렷한 손상이 관찰되지 않았으나, 하부 접합부 OSP 표면처리의 경우 전자가 솔더로 유입되는 부분에서 빠른 Cu 소모로 인한 보이드 성장이 관찰되었다. 따라서, SAC305무연솔더 접합부에서 ENIG 표면처리가 OSP 표면처리보다 보다 우수한 EM확산방지막 역할을 하여 금속간 화합물 성장을 억제하고 보다 우수한 EM 신뢰성을 보이는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.166-173
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• 2014

The effects of printed circuit board electroless nickel immersion gold (ENIG) and organic solderability preservative (OSP) surface finishes on the electromigration reliability and shear strength of Sn-3.5Ag Pb-free solder bump were systematically investigated. In-situ annealing tests were performed in a scanning electron microscope chamber at 130, 150, and $170^{\circ}C$ in order to investigate the growth kinetics of intermetallic compound (IMC). Electromigration lifetime and failure modes were investigated at $150^{\circ}C$ and $1.5{\times}10^5A/cm^2$, while ball shear tests and failure mode analysis were conducted under the high-speed conditions from 10 mm/s to 3000 mm/s. The activation energy of ENIG and OSP surface finishes during annealing were evaluated as 0.84 eV and 0.94 eV, respectively. The solder bumps with ENIG surface finish showed longer electromigration lifetime than OSP surface finish. Shear strengths between ENIG and OSP were similar, and the shear energies decreased with increasing shear speed. Failure analysis showed that electrical and mechanical reliabilities were very closely related to the interfacial IMC stabilities.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.33-37
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• 2008

Kirkendall void는 전해도금 Cu/Sn-Ag 솔더 접합부에서 형성되었으며 Cu 도금욕에 함유되는 첨가제에 의존한다. 첨가제로 사용된 SPS의 함량의 증가와 함께 $150^{\circ}C$에서 열처리 후 많은 양의 Kirkendall void가 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에 존재하였다. AES 분석은 void 표면에 S가 편석되어 있음을 보여주었다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면을 따라 파괴된 시편에서 Cu, Sn, S peak만 검출되었고 AES 깊이 프로파일에서 S는 급격하게 감소하였다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 S 편석은 계면에너지를 낮추고 Kirkendall void 핵생성을 위한 에너지장벽을 감소시킨다. 낙하충격시험은 SPS를 사용하여 도금된 Cu의 경우 Kirkendall void가 형성된 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 파괴가 진행되고 급격하게 신뢰성이 감소됨을 보였다.