• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.10-15
• /
• 2016

In this paper, novel ball grid array (BGA) interconnection process using solderable anisotropic conductive adhesives (SACAs) with low-melting-point alloy (LMPA) fillers have been developed to enhance the processability in the conventional capillary underfill technique and to overcome the limitations in the no-flow underfill technique. To confirm the feasibility of the proposed technique, BGA interconnection test was performed using two types of SACA with different LMPA concentration (0 and 4 vol%). After the interconnection process, the interconnection characteristics such as morphology of conduction path and electrical properties of BGA assemblies were inspected and compared. The results indicated that BGA assemblies using SACA without LMPA fillers showed weak conduction path formation such as solder bump loss or short circuit formation because of the expansion of air bubbles within the interconnection area due to the relatively high reflow peak temperature. Meanwhile, assemblies using SACA with 4 vol% LMPAs showed stable metallurgical interconnection formation and electrical resistance due to the favorable selective wetting behavior of molten LMPAs for the solder bump and Cu metallization.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제38권1호
• /
• pp.45-55
• /
• 2018

Environmentally benign lead-free solder coated ribbon (e. g. SnCu, SnZn, SnBi${\cdots}$) has been intensively studied to interconnect cells without lead mixed ribbon (e. g. SnPb) in the crystalline silicon(c-Si) photovoltaic modules. However, high melting point (> $200^{\circ}C$) of non-lead based solder provokes increased thermo-mechanical stress during its soldering process, which causes early degradation of PV module with it. Hence, we proposed low-temperature conductive paste (CP) based tabbing method for lead-free ribbon. Modules, interconnected by the lead-free solder (SnCu) employing CP approach, exhibits similar output without increased resistivity losses at initial condition, in comparison with traditional high temperature soldering method. Moreover, 400 cycles (2,000 hour) of thermal cycle test reveals that the module integrated by CP approach withstands thermo-mechanical stress. Furthermore, this approach guarantees strong mechanical adhesion (peel strength of ~ 2 N) between cell and lead-free ribbons. Therefore, the CP based tabbing process for lead free ribbons enables to interconnect cells in c-Si PV module, without deteriorating its performance.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.163-169
• /
• 2019

전자제품에서 사용되던 Sn-Pb계 솔더합금은 RoHS, WEEE, REACH 등의 환경규제에 의해 무연솔더합금(Pb free solder alloy)으로 빠르게 대체되고 있다. 그 중에서도 Sn58%Bi(in wt.%) 합금은 융점이 낮고 Sn-Pb계 합금에 비해 기계적특성이 우수하여, 전자제품 솔더합금으로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 Sn58%Bi 솔더합금은 구성 원소인 Bi의 취성으로 인해 기계적인 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 함량의 Sn-MWCNT (multiwalled carbon nanotube) 입자를 첨가한 Sn58%Bi 복합솔더를 제조한 후, OSP처리된 FR-4 기판 및 FR-4 컴포넌트를 리플로우(reflow) 횟수를 1회부터 7회까지 진행하였다. 접합시편의 접합강도 및 파괴에너지는 전단시험(die shear test)을 통해 측정하였고, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 미세조직 및 파괴모드를 분석하였다. Sn-MWCNT 첨가에 의해 Sn58%Bi 복합솔더 접합부에서 조직 미세화가 관찰되었고, 함량이 0.1 wt.%일때 접합강도와 파괴에너지는 각각 20.4%, 15.4% 만큼 증가하였다. 또한 파단면에서 연성파괴(ductile failure) 영역이 관찰되었으며, F-x(force-displacement to failure) 그래프를 통해 Sn-MWCNT의 첨가가 복합솔더의 연성(ductility)을 증가시킨 것을 확인할 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.73-73
• /
• 2009

In this sutdy, a new class ACA(Anisotropic Conductive Adhesive) with low-melting-point alloy(LMPA) and self-organized interconnection method were developed. This developed self-organized interconnection method are achieved by the flow, melting, coalescence and wetting characteristics of the LMPA fillers in ACA. In order to observe self-interconnection characteristic, the QFP($14{\times}14{\times}2.7mm$ size and 1mm lead pitch) was used. Thermal characteristic of the ACA and temperature-dependant viscosity characteristics of the polymer were observed by differential scanning calorimetry(DSC) and torsional parallel rheometer, respectively. A electrical and mechanical characteristics of QFP bonding were measured using multimeter and pull tester, respectively. Wetting and coalescence characteristics of LMPA filler particles and morphology of conduction path were observed by microfocus X-ray inspection systems and cross-sectional optical microscope. As a result, the developed self-organized interconnection method has a good electrical characteristic($2.41m{\Omega}$) and bonding strength(17.19N) by metallurgical interconnection of molten solder particles in ACA.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.123-128
• /
• 2018

플럭스의 활성제 종류에 따른 솔더페이스트의 인쇄성 및 젖음성을 평가하였다. 활성제는 디카르복실산 계열로 탄소기의 개수가 0인 옥살산, 1인 말론산, 2인 숙신산, 3인 글루타르산, 4인 아디프산, 5인 피메릭산이 사용되었다. SMT scope로 $250^{\circ}C$에서 용융솔더를 실시간 관찰했을 때, 글루타르산을 사용한 솔더가 가장 매끈한 표면을 갖고, 젖음성도 우수함을 알 수 있었다. 슬럼프율은 탄소기 개수가 1, 2, 3인 말론산, 숙신산, 글루타르산을 활성제로 사용했을 때 작았고, 퍼짐성은 활성제의 탄소기 개수가 2 이상인 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피메릭산을 사용했을 때 우수하였다. 웨팅밸런스로 젖음성을 분석한 결과 탄소기 개수가 3이상일 때, 제로크로스타임이 1초 이하로 우수함을 알 수 있었다. 탄소기 개수가 0, 1인 옥살산, 말론산을 플럭스 활성제로 사용하였을 때, 제로크로스 타임이 길고 최대 젖음력이 낮았다. DSC와 TGA를 통해 옥살산과 말론산을 활성제로 사용한 플럭스는 솔더링 시 분해가 발생되고, 이로 인해 활성도가 떨어져서 디웨팅 등이 발생하였다. 글루타르산은 재산화가 적고, 높은 젖음성과 낮은 슬럼프 특성을 보여 주었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.288-294
• /
• 1999

솔더 범프를 사용하는 플립 칩 접속기술에서 범프와 칩 사이에 위치하는 금속 충들의 조합을 UBM(Under Bump Metallurgy)라고 부르며 이 UBM을 어떤 조합으로 사용하는 가에 따라 접속의 안정성이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 UBM중에서 솔더 접착 층으로 사용되는 구리 층의 두께를 $1\mu\textrm{m}와 5\mu\textrm{m}$로 하는 한편 barrier 층으로 사용되는 금속 층을 Ti, Ni, Pd으로 변화시키면서 이들 UBM과 공정 납-주석 사이의 계면반응을 살펴보았다. 이를 위해 $100\mu\textrm{m}$ 크기의 솔더 범프를 전해도금법을 사용하여 제작하고 리플로 횟수와 시효시간에 따른 각 UBM에서의 금속간 화합물의 성장을 관찰하였다. $Cu_6Sn_5 \eta'$-상 금속간 화합물이 모든 조건에서 형성되었고 Cu층의 두께가 $5\mu\textrm{m}$로 두꺼운 경우에는 $Cu_3Sn \varepsilon$-상도 관찰되었다. Pd을 사용한 UBM 구조에서는 시효 처리시에 $Cu_6Sn_5$ 상 아래쪽에 $PdSn_4$상이 형성되었다. 또한 이들 계면에서의 금속간 화합물의 성장은 솔더 범프의 접속강도 값과 밀접한 관계를 가진다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.25-30
• /
• 2015

직경 20 nm 미만의 금속 나노입자들이 나타내는 저온 용융특성을 이용한 새로운 패드 피니쉬 공정을 적용하여 Cu 표면을 SAC305로 코팅한 후 wettability의 변화를 평가하였다. SAC305 잉크를 사용한 $160^{\circ}C$의 저온 코팅공정 시 형성되는 SAC305 코팅층의 두께는 수 나노미터 수준으로 극히 얇았으며, 이 코팅층 밑으로 10~100 nm 두께 수준의 $Cu_6Sn_5$ 및 50~150 nm 두께 수준의 $Cu_3Sn$ 금속간화합물층 반응층이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 생성된 금속간 화합물층의 두께는 압연동 시편에 비해 전해도금동 시편에서 훨씬 두꺼웠는데, 이는 전해도금동 시편에서 관찰되는 향상된 표면 거칠기 특성에 의해 단위면적 기준으로 보다 많은 수의 SAC305 나노입자들이 접촉된 상태에서 용융되어 반응하기 때문으로 분석되었다. 이후 SAC305 솔더볼을 사용한 젖음각 측정 실험에서 저온 SAC 코팅이 이루어진 Cu 표면은 SAC 코팅이 없는 Cu 표면에 비해 눈에 띄게 낮은 젖음각을 나타내어 당 코팅법으로 Cu 표면에 단지 수 나노미터 두께의 SAC305 층을 형성시킨 경우에서도 솔더의 wettability 개선을 유도할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권11호
• /
• pp.1133-1137
• /
• 2011

마이크로 수준에서의 온도측정을 위하여 유리 피펫 기반의 프로브형 온도센서를 제작하였다. 이를 이용하여 정밀도 ${\pm}$ 0.1 K 를 가지는 온도측정 보정 실험을 수행하였다. 본 연구에서 제작한 방식은 저온의 용융점을 갖는 솔더합금(Sn)을 피펫에 내부에 주입하고 외부에 니켈(Ni) 코팅을 하여 열전대를제작함으로써 저비용의 프로브형 온도센서를 구현하였다. 제작된 센서 팁 끝단의 지름은 5 Am 에서 30 Am 로 피펫을 가열하여 당기는 방식으로 프로브 끝단의 크기를 조절하였다. 제작된 온도센서는 챔버내에서 정밀하게 제어된 온도 조절기를 사용하여 보정하였으며, 이를 통하여 얻어진 열전계수의 범위는 8.46 에서 $8.86{\mu}V$/K 의 값을 얻었다. 이를 이용하면 MEMS 소자, 세포, 티슈 등의 바이오 소재의 온도 및 열특성 측정용 프로브로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
• /
• pp.18-18
• /
• 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.