• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 1998년도 특별강연 및 춘계학술발표 개요집
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• pp.157-158
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• 1998

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권3호
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• pp.13-19
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• 2018

본 연구에서는 태양광 접속함 모듈 적용을 위한 유연 솔더(Sn-Pb) 및 무연 솔더(Sn-3.0Ag-0.5Cu 및 Sn-1.0Ag-0.7Cu-1.6Bi-0.2In)의 특성을 비교 평가하였다. 접속함 내에는 전압 및 전류 검출용 모듈, 고내압용 다이오드가 실장된 정류모듈 등 다양한 모듈이 내장되어있다. 본 연구에서는 솔더링특성, 인쇄성, 솔더형상 검사, X-ray를 이용한 솔더 내 void 검사 및 접합강도를 측정하였고, 무연 솔더 합금의 공정최적화는 step 1과 step 2로 구분하여 검토를 실시하였다. Step 1은 유연 솔더와 무연 솔더 페이스트 인쇄 검사 시험을 1차와 2차로 나누어 실험을 진행하였고 printability는 void 함량 및 접합강도의 상관관계로 검토하였다. 전체적으로 유연 솔더의 특성은 무연 솔더에 비하여 상대적으로 우수하였다. Step 2는 리플로우 공정의 최고점 온도 변화에 따른 접합부 특성 변화를 관찰하였다. 리플로우 최고 온도가 증가할수록 접합부 내의 void 함량이 2~4% 정도 감소하였고, 접합강도는 약 0.5 kgf 범위내에서 큰 차이 없이 나타났다. 기판 표면처리종류에 있어서는 ENIG 표면처리가 OSP 및 Pb-free 솔더 표면처리보다 우수한 접합강도를 나타내었다. 1종류의 무연솔더와 OSP 표면처리로 접합된 태양광 접속함 모듈의 500 싸이클 열충격 신뢰성시험 전후에 전기적 특성변화는 0.3% 내의 범위에서 안정적으로 작동함을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권2호
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• pp.35-40
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• 2007

Sn-8Zn-3Bi 무연 솔더 페이스트의 접합부신뢰성 및 적합성을 평가하기 위해 유(SnPb) 무연(Sn, SnBi)도금된 Cu 리드프레임 QFP(Quad Flat Packager)를 사용하여 열충격 조건 하에서의 인장 강도의 변화 및 파괴 기구에 대한 분석을 실시하였다. 리드 도금의 종류에 상관없이 모든 시험 시편에서 열충격 사이클 수의 증가에 비례하여 접합부의 취성 특성이 강화되어 인장 강도가 감소하는 것을 확인하였다. 하지만, 접합부에는 열팽창 계수의 차이에 의해 야기될 수 있는 미세 균열은 발견되지 않았다. 단면 관찰 및 변위 이력 곡선 분석을 통하여 열충격 사이클 수의 증가에 따른 인강 강도의 감소는 접합부의 파괴 기구의 변화에 기인되었음을 확인하였다. 본 실험을 통해 Sn-3Zn-3Bi 솔더의 유 무연 도금 Cu 리드프레임과의 우수한 작업 특성과 열충격 환경 하에서도 우수한 기계적 접합 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권6호
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• pp.74-82
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• 2000

The fluxless wetting properties of UBM-coated Si-wafer to the binary lead-free solders(Sn-Ag, Sn-Sb, Sjn-In, Sn0Bi) were estimated by wetting balance method. With the new wettability indices from the wetting curves of one side coated specimen, the wetting property estimation of UBM-coated Si-wafer was possible. For UBM of Si-chip, Au/Cu/Cr UBm was better than au/Ni/TI in the point of wetting time/ At general reflow process temperature, the wettability of high melting point solders(Sn-Sb, Sn-Ag) was better than that of low melting point one(Sn-Bi, Sn-In). The contact angle of the one side coated Si-plate to the solder could be calculated from the force balance equation by measuring the static state force and the tilt angle.

• 한국주조공학회지
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• 제21권4호
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• pp.239-245
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• 2001

Microstructure and mechanical properties of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi system solders on Cu-substrate were studied. The Sn3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy was designed by phase diagram and chemical properties and was prepared by melting in argon atmosphere. The mechanical properties of solder/Cu joints were examined by shear strength test, and also creep test. The microstructure of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy consists of Bi-rich phase and $Ag_3Sn$ precipitate in {\beta}-Sn$ matrix phase. The shear strength of the joint was decreased with aging treatment. Crack path under shear test was through the solder. Similar crack path change mode was observed at the creep test of solder/Cu joint. The creep behavior of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy represented the inverse primary creep behavior at all test condition. It is suggested that the inverse primary creep behavior is induced from Bi solute atoms in Sn-matrix. The creep resistance of Sn-3.1Ag-6.9Bi alloy is better than that of Sn-3.5 wt.%Ag alloy at all test conditions.

• 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 $Cu_6Sn_5$.

• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.228-230
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• 2005

Sn-8wt%Zn-3wt%Bi (이하, Sn-8Zn-3Bi) 솔더의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 고용고습시험을 행하였다. 고온 고습 시험은 $85^{\circ}C$/85RH 조건에서 1000 시간 동안 하였다. 접합 기판으로는 각각 OSP (Organic Solderability Preservative), Sn 그리고 Ni/Au 처리를 한 PCB(Printed Circuit Board) 패드를 사용하였다. 접합에 사용한 부품은 1608Chip 으로 MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor 이하, 1608C) 와 Chip Resister(이하, 1608R)을 사용하였으며, 이 두 부품의 전극부위에 Sn-10wt%Pb(이하 Sn-l0PB), Sn을 각각 도금하였다. 솔더링 후 1608C 와 1608R의 전단 접합 강도와 솔더링부에서 Zn상의 변화를 관찰하였다. 측정결과, Sn-8Zn-3Bi 솔더의 초기 전단 접합 강도는 기판의 표면처리에 상관없이 약 40N 이었다. 그러나 고온 고습 시험 1000 시간 후에는 기판의 표면처리에 상관없이 약 30N 까지 감소하였다. 하지만 이는 reference인 Sn-37Pb 솔더의 강도값과 거의 유사하며, 이는 Sn-8Bi-3Zn 솔더의 고온 고습 시험 후 전단강도 특성은 기존 유연솔더와 비교하여 동등이상이라고 평가할 수 있다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권7호
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• pp.919-926
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• 2002

In this study, the numerical prediction of the thermal fatigue lie? of a $\mu$BGA (Micro Ball Grid Array) solder joint was focused. Numerical method was performed using the three-dimensional finite element analysis for various solder alloys such as Sn-37%Pb, Sn-3.5%Ag, Sn-3.5%Ag-0.7%Cu and Sn-3.5%Ag-3%In-0.5%Bi during a given thermal cycling. Strain values obtained by the result of mechanical fatigue tests for solder alloys, were used to predict the solder joint fatigue life using the Coffin-Manson equation. The numerical results showed that Sn-3.5%Ag with the 50-degree ball shape geometry had the longest thermal fatigue life in low cycle fatigue. A practical correlation for the prediction of the thermal fatigue life was also suggested by using the dimensionless variable γ. Additionally Sn-3.5Ag-0.75Cu and Sn-2.0Ag-0.5Cu-2.0Bi were applied to 6$\times$8$\mu$BGA obtained from the 63Sn-37Pb Solder. This 6$\times$8$\mu$BGA were tested at different aging conditions at 130$\^{C}$, 150$\^{C}$, 170$\^{C}$ for 300, 600 and 900 hours. Thickness of the intermetallic compound layer was measured thor each condition and the activation energy thor their growth was computed. The fracture surfaces were analyzed using SEM (Scanning Electron Microscope) with EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy).

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.450-455
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• 2002

Cu-cored Sn-Ag solder balls were fabricated by coating pure Sn and Ag on Cu balls. The melting behavior and the solderability of the BGA joint with the Ni/Au coated Cu pad were investigated and were compared with those of the commercial Sn-Ag and Sn-Ag-Cu balls. DSC analyses clarified the melting of Cu-cored solders to start at a rather low temperature, the eutectic temperature of Sn-Ag-Cu. It was ascribed to the diffusion of Cu and Ag into Sn plating during the heating process. After reflow soldering the microstructures of the solder and of the interfacial layer between the solder and the Cu pad were analyzed with SEM and EPMA. By EDX analysis, formation of a eutectic microstructure composing of $\beta$-Sn, Ag$_3$Sn, ad Cu$_{6}$Sn$_{5}$ phases was confirmed in the solder, and the η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer was found to form at the interface between the solder and the Cu pad. By conducting shear tests, it was found that the BGA joint using Cu-cored solder ball could prevent the degradation of joint strength during aging at 423K because of the slower growth me of η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer formed at the solder, pad interface. Furthermore, Cu-cored multi-component Sn-Ag-Bi balls were fabricated by sequentially coating the binary Sn-Ag and Sn-Bi solders on Cu balls. The reflow property of these solder balls was investigated. Melting of these solder balls was clarified to start at the almost same temperature as that of Sn-2Ag-0.75Cu-3Bi solder. A microstructure composing of (Sn), Ag$_3$Sn, Bi and Cu$_{6}$Sn$_{5}$ phases was found to form in the solder ball, and a reaction layer containing primarily η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ was found at the interface with Ni/Au coated Cu pad after reflow soldering. By conducting shear test, it was found that the BGA joints using this Cu-core solder balls hardly degraded their joint shear strength during aging at 423K due to the slower growth rate of the η'-(Au, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer at the solder/pad interface.he solder/pad interface.