• 한국표면공학회지
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• 제36권5호
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• pp.373-378
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• 2003

With increasing environmental concerns, application of lead-free solder and fluxless soldering process have been taken attention from the electronic packaging industry. Plasma treatment is one of the soldering methods for the fluxless soldering, and it can prevent environmental pollution cased by flux. On this study fluxless soldering process under $Ar-H_2$plasma using lead free solders such as Sn-3.5 wt%Ag, Sn-3.5 wt%Ag-0.7 wt%Cu and Sn-37%Pb for a reference was investigated. As the plasma reflow has higher soldering temperature than normal air reflow, the effects of UBM(Under Bump Metallization) thickness on the interfacial reaction and bonding strength can be critical. Experimental results showed in case of the thin UBM, Au(20 nm)/Cu(0.3 $\mu\textrm{m}$)/Ni(0.4 $\mu\textrm{m}$)/Al(0.4 $\mu\textrm{m}$), shear strength of the soldered joint was relatively low as 19-27㎫, and it's caused by the crack observed along the bonded interface. The crack was believed to be produced by the exhaustion of the thin UBM-layer due to the excessive reaction with solder under plasma. However, in case of thick UBM, Au(20 nm)/Cu(4 $\mu\textrm{m}$)/Ni(4 $\mu\textrm{m}$)/Al(0.4 $\mu\textrm{m}$), the bonded interface was sound without any crack and shear strength gives 32∼42㎫. Thus, by increasing UBM thickness in this study the shear strength can be improved to 50∼70%. Fluxed reflow soldering under hot air was also carried out for a reference, and the shear strength was 48∼52㎫. Consequently the fluxless soldering with plasma showed around 65∼80% as those of fluxed air reflow, and the possibility of the $Ar-H_2$ plasma reflow was evaluated.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
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• pp.141-145
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• 2001

Sn-3.5Ag 무연 솔더에 Cu를 첨가한 3원계 합금을 만든 후 압연과 열처리한 후 크리프 특성을 연구하였다. 모든 솔더 합금에서 1차 크리프는 거의 관찰되지 않았으며, 2차와 3차 크리프가 대부분을 차지하였고, 최소 크리프 변형율은 Cu 함량이 0.75 wt %에서 최소이었고, 응력 지수는 약 4이었으며, 파단 시간 또한 0.75 wt% Cu에서 가장 길었다. 크리프 기구는 격자 확산에 의한 전위의 상승과 전위 활주에 의한 고온 크리프임을 앞 수 있었으며, Cu의 첨가는 1 wt% 가지 연성에 큰 영향을 주지 않았으나, 1.5 wt% 첨가했을 경우 연성은 크게 감소하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년도 춘계 학술대회 개요집
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• pp.206-208
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• 2006

The reliability of BGA (ball grid array) package with OSP (organic surface preservative) surface finish under thermal cycle was investigated by using SEM (scanning electron microscopy), EDS(energy dispersive spectroscopy), image tool and ball shear test. The IMCs (intermetallic compounds) were increased with increasing number of thermal cycles. However, the shear strengths of solder ball were decreased with increasing number of thermal cycles. The order of solders which had the highest shear strength as follow: Sn-3.5wt%Ag-0.7wt%Cu, Sn-0.7wt%Cu, Sn-37wt%Pb.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 춘계 학술발표대회 개요집
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• pp.73-74
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• 2004

Sn-Pb계 유연 솔더는 오랜 기간동안 전자기기의 가장 유효한 접합재료로 사용되어 왔다 그러나, 근년. 솔더를 사용한 전자기기의 폐기 시에 산성비에 의해 솔더중에 함유된 납(Pb) 성분이 용출되어 지하수를 오염시키고 이것이 인체에 흡수되면 지능저하, 생식기능저하 등 인체에 해를 미치는 환경오염 물질로 지적되고 있다. (중략)

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 춘계 학술발표대회 개요집
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• pp.51-53
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• 2004

An analytical method is developed which focused on the end effects for determining the thermal stress distribution in an laminated beam bonded with adhesive layer. This method gives the stress distribution which satisfy the stress-free boundary condition at edge completely. Numerical example, in which an Al-Cu beam bonded with solder(Pb-Sn) is treated, shows that the shear and peeling stresses at the interfaces are significant near the edge and become negligible in the interior region.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.136-136
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• 2012

최근 전자제품의 크기가 소형화, 고성능화 되어감에 따라 전자제품을 구성하는 부품 크기도 작아지고, 배선의 피치 또한 미세화 되고 있다. 따라서 패키징 과정도 미세하고 정확한 제어를 필요로 하게 되었으며, 전해도금을 통한 정밀 패키징 공정이 도입되고 있다. 그러나 기존에는 패키징용 메인기판과 부품을 연결하는 솔더는 기존의 Sn-Pb 조성의 납을 포함하는 소재가 사용되었다. 하지만 납의 환경적 문제에 의해 사용을 금지하게 된 상태로 이를 대체하기 위한 무연 조성의 솔더가 연구되고 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.29-35
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• 2003

SnAg, SnAgCu, SnCu 무연솔더합금을 주조 상태에서 냉간압연한 후 열적으로 안정화한 시편 (TS)과, 실제 솔더 범프와 유사한 미세구조의 수냉에 급속 냉각(WQ)된 시편 두가지를 $100^{\circ}C$에서 크리프 실험을 행하였다. 급속냉각한 시편의 냉각속도는 140-150 K/sec로 primary $\beta-Sn$ 크기가 TS 시편보다 5∼10배 정도 작았으며, 기지내 primary $\beta-Sn$이 차지하는 분율은 증가하였다. 반면에 공정상 내의 $Ag_3Sn$상의 크기는 더 작아졌다. 크리프 실험 결과 WQ 시편의 최소크리프 변형율 속도($\{beta}_{min}$)가 TS 보다 약 $10^2$배 정도 작았으며. 더 큰 파괴시간을 보였다. TS-SnAg의 크리프파괴는 $Ag_3Sn$ 또는 $Cu_6Sn_5$에서의 공공의 핵생성, power-law 크리프에 의한 공공의 성장, 그리고 크리프 공공의 상호 연결로 일어났으며, WQ-SnAgCu는 시편이 두께가 얇아 네킹에 의해 파괴가 일어났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권3호
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• pp.57-64
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• 2007

Si 칩에 박막히터를 형성하고 이에 전류를 인가하여 LCD (liquid crystal display) 패널의 유리기판은 가열하지 않으면서 Si 칩만을 선택적으로 가열함으로써 Si 칩을 LCD 패널의 유리기판에 실장 하는 새로운 COG 공정기술을 연구하였다. $5\;mm{\times}5\;mm$ 크기의 Si 칩에 마그네트론 스퍼터링법으로 폭 $150\;{\mu}m$,두께 $0.8\;{\mu}m$, 전체 길이 12.15 mm의 정방형 Cu 박막히터를 형성하였으며, 이에 0.9A의 전류를 60초 동안 인가하여 Si칩의 Sn-3.5Ag 솔더범프를 리플로우 시킴으로써 Si 칩을 유리기판에 COG 본딩하는 것이 가능하였다.

• 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.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권6호
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• pp.77-85
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• 1998

Effects of non-cleaning and cleaning fluxes on the wetting properties and defects at flow soldered joints were investigated. Non-cleaning flux (R-type of 3.3% solid content) and cleaning flux (RMA-type of 15% solid content) were used. Wetting test was accomplished by wetting balance method with changing surface state of wetting specimen, CU. Sn-37%Pb solder was used for wetting test and flow soldering. As experimental results, the wetting time for vertical force from the surface tension being zero was mainly affected by surface state of the wetting specimen. Non-cleaning flux had a good wettability compared with cleaning flux. In case of non-cleaning flux, conveyor speed had a great affection to defects of bridge, icicle, and poor solder.