The purpose of this study is to investigate the characteristics of Pb-Free Sn-2%Ag-Bi solder alloys. The solder alloys used in this study is Sn-2%Ag-(3,5,7,9%) Bi It is examined that their properties such as melting range, wettability, microstructure, microhardness, and tensile property. The addition of Bi(3,5,7,9%) lowered the melting point of the solder and the melting range was 196~203$^{\circ}C$. The wettability of the solder as equal to that of Sn-37% Pb solder. The morphology of structure did not change largely by addition of Bi. But the structure of cellular dendrite of linear type displayed. The tensile strength of the solder was superior to that of Sn-37%Pb solder. But the elongation was inferior to that of Sn-37%Pb solder. The hardness of Sn-2%Ag solder was tow times and that of Sn-2%Ag-Bi solder was three times of that in Sn-37%Pb solder. But the effect of increment of Bi content did not change largely.
This work mainly focuses on the sintering behavior of the Cu-Sn alloy with the addition of Ag up to 4 wt% after pulsed electric current sintering (PECS) process for ultra-fast sintering. The microstructural evolution was characterized using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and density measurements. The mechanical properties were evaluated via measurements of transverse rupture strength (TRS) and Rockwell hardness. The mechanism during the sintering process has been discussed thoroughly, and the effect on porosity with the addition of the Ag is also correlated. The results showed that the growth of porosity progressed with the amount of Ag up to 2 wt%, and further addition of Ag leads reduction in porosity. The effect on mechanical properties were improved slowly as the amount of Ag increased.
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.
For the development of a low-melting point filler metal for brazing aluminum alloy, we analyzed change of melting point and wettability with addition of Sn into Al-20Cu-10Si filler metal. DSC results showed that the addition of 5 wt% Sn into the Al-20Cu-10Si filler metal caused its liquidus temperature to decrease by about 30 oC. In the wettability test, spread area of melted Al-Cu-Si-Sn alloy is increased through the addition of Sn from 1 to 5 wt%. For the measuring of the mechanical properties of the joint region, Al 3003 plate is brazed by Al-20Cu-10Si-5Sn filler metal and the mechanical property is measured by tensile test. The results showed that the tensile strength of the joint region is higher than the tensile strength of Al 3003. Thus, failure occurred in the Al 3003 plate.
Pb의 환경오염 문제를 발생하지 않는 저농도 Pb 솔도합금을 개발하기 위하여, 새로운 Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%In계 합금 조성을 설계하고, 이 합금의 융점, 젖음성, 상분석, 경도, 인장강도, 드로스성을 평가하여, Sn-37%Pb 솔더오 대체 가능성을 타진하였다. Sn-37%Pb 솔도 합금의 Pbdldhs 용출농도는 국제규제치인 3ppm보다 훨씬 적은 0.46ppm이었고, 환경문제를 유발하지 않는 것으로 확인되었다. 이 합금계의 융점은 $183-192^{\circ}C$이고, 응고온도범위도 $5^{\circ}C$내외로 매우 좁았다. 젖음성은 In의 첨가양에 따라 큰 차이가 거의 없었으며, Sn-375Pb와 비슷하였다. 융점 및 젖음성 측면에서 Sn-37%Pb와 대체 가능한 것으로 판단되었다. 경도는 Sn-37%Pb의 약 1.5배이고, 인장강도는 Sn-37%Pb의 것보다 높고, In의 첨가량에 따라 증가하였지만, 연신율은 감소하였다. In이 1% 첨가된 합금에서는 수지 상정 경계에 Ag3Sn과 Pb가 정출되고, 3% 이상에서는 $Ag_3Sn$과 $Ag_3In$ 및 Pb가 정출되었다. 드로스 생성속도는 Sn-37%Pb 합금이 Sn-5%Pb-1.5%Ag 합금보다 빠르고, In을 첨가할수록 느리고 2%의 In을 첨가한 합금은 180분에서도 거의 드로스가 발생하지 않았다.
The low-temperature sinterability of TiO2-CuO systems was investigated using a solid solution of SnO2. Sample powders were prepared through conventional ball milling of mixed raw powders. With the SnO2 content, the compositions of the samples were Ti1-xSnxO2-CuO(2 wt.%) in the range of x ≤ 0.08. Compared with the samples without SnO2 addition, the densification was enhanced when the samples were sintered at 900℃. The dominant mass transport mechanism seemed to be grain-boundary diffusion during heat treatment at 900℃, where active grain-boundary diffusion was responsible for the improved densification. The rapid grain growth featured by activated sintering was also obstructed with the addition of SnO2. This suggested that both CuO as an activator and SnO2 dopant synergistically reduced the sintering temperature of TiO2.
한국마이크로전자및패키징학회 2000년도 Proceedings of 5th International Joint Symposium on Microeletronics and Packaging
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pp.73-73
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2000
Shear strength of BGA solder joints on Cu pad was studied for Cu-contained Sn n.5 a and 2.5wt.% Cu) and Sn-Pb (o.5wt.% Cu) solders, with emphasis on the roles of the C Cu-Sn intermetallic layer thickness and the roughness of the interface between the i intermetallic layer and solder. The shear strength test was performed both for a as-soldered s이der joints with soldering reaction times of 1, 2, 4 min and for aged s이der j joints at 170 C up to 16 days. The Cu addition to both pure Sn and eutectic Sn-Pb s solders increased the intermetallic layer thickness at both soldering and aging t temperatures. The Cu addition also resulted in changes in the roughness of the interface b between the intermetallic layer and solder at as-soldered states. With increasing Cu c content. the interface roughened for Sn-Cu solders whereas it flattened for Sn-Pb-Cu s solders. The shear fractures in all solder joints investigated were confined in the bulk s solder rather than through the intermetallic layer. Therefore, the effect of Cu content in s solders on the shear strength of the solder joints was primarily attributed to its i influence on the micros$\sigma$ucture of bulk solder, such as the size and spatial distributions of CU6Sn5 precipitates. In addition, the critical intermetallic layer thickness for a m maximum shear strength seemed to depend on the Cu content in bulk solder.older.
Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연솔더에서 Ag 함량의 감소는 기계적 충격 신뢰성 향상에 도움이 되는 반면 솔더링성을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 저 Ag함유 무연솔더의 솔더링성 향상을 위해 In을 첨가한 Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In 4원계 조성과 여기에 미량의 Mn 및 Pd을 첨가한 무연솔더 조성에 대하여 솔더 젖음성을 평가하고, 보드 레벨 BGA 패키지의 열싸이클링 및 기계적 충격 신뢰성을 평가하였다. Sn-1.2Ag-0.7Cu 조성에 0.4 wt% In을 첨가한 합금의 젖음성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu에 근접한 수준으로 향상되었으나, 패키지의 열싸이클링 신뢰성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu에 미치지 못하는 것으로 나타났다. Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In 조성에 0.03 wt% Pd의 첨가는 솔더 젖음성 및 패키지 신뢰성을 저하시킨 반면에 0.1 wt% Mn을 첨가한 합금은 특히 기계적 충격 신뢰성이 Sn-3.0Ag-0.5Cu는 물론 Sn-1.0Ag-0.5Cu보다도 우수한 수준으로 향상되었는데, 이는 Mn 첨가가 합금의 모듈러스를 감소시킨 데에 기인하는 것으로 생각된다.
In order to investigate the effect of Ge addition to the Cu matrix on the microstructure and the critical current density, four kinds of internal tin processed Nb$_3$Sn strands with pure Cu and Cu 0.2, 0.4, 0.6 wt % Ge alloys were drawn to 0.8 mm diameter. The microstructure and critical current of internal tin processed Nb$_3$Sn wires that were heat treated at temperatures ranging from 68$0^{\circ}C$ to 74$0^{\circ}C$ for 240h were investigated. The Ge addition to the matrix did not make workability worse. A Ge rich layer in the Cu-Ge matrix suppressed the growth of the Nb$_3$Sn layer and promoted grain coarsening. The greater the Ge content in the matrix, the lower the net Jc result after Nb$_3$sn reaction heat treatment. There was no significant variation in Jc observed with heat treatment temperature ranging from 68$0^{\circ}C$ to 74$0^{\circ}C$. The values of AC loss of Ge added wires were decreased to 40 % compare with no addition wire. Low AC loss was due to segregation of Ge rich layer in the Cu-Ge matrix. If Ge added wire with thin Nb filaments were fabricated, slow diffusion rate of Sn would be overcome and decreased AC loss that is weak Point of internal tin method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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