The Sn-Pb eutectic solder bump formation ($150\mu\textrm{m}$ diameter, $250\mu\textrm{m}$ pitch) by electroplating was studied for flip chip package fabrication. The effect of current density and plating time on Sn-Pb deposit was investigated. The morphology and composition of plated solder surface was examined by scanning electron microscopy. The plating thickness increased wish increasing time. The plating rate became constant at limiting current density. After the characteristics of Sn-Pb plating were investigated, Sn-Pb solder bumps were fabricated in optimal condition of $7A/dm^$. 4hr. Ball shear test after reflow was performed to measure adhesion strength between solder bump and UBM (Under Bump Metallurgy). The shear strength of Sn-Pb bump after reflow was higher than that of before reflow.
This work designed Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%In solder alloy to develop the solder alloy with low Pb content. This solder alloy doesn't cause environmental pollution. and this study reviewed the probability of replacement of Sn-37%Pb solder as evaluation of melting range, wettability. microstructure, microhardne'ss, tensile strength, drossability of this new solder alloys. The level of international regulation in dissolution amount of Pb ion was 3ppm. But dissolution amount of Pb ion in Sn-5%Pb solder alloy confirmed not to threat the global environmental is 0.46ppm. The melting range of this solder alloy was $183-192^{\circ}C$. Also the range of solidification was very narrow within $5^{\circ}C$. The wettability was similar to Sn-37%Pb solder, and the effect of amount of In addition of wettability couldn't be founded. The probability of replacement in the melting range and wettability is very high. And microhardness of this solder alloy was 1.5 times of conventional type solder. Tensile strength of new solder alloys was a little high than that of conventional type solder. With increasing amount of In% addition, tensile strength was increased, but elongation was decreased. The solder alloy of l%In addition revealed AgSn and Pb on dendrite microstructure boundary, and $Ag_3Sn$, $Ag_3In$ and Pb were revealed on it at the solder alloy of 3% In addition. The drossability was superior to Sn-37%Pb solder alloy and the solder alloys of 2% In addition was not generated for 3hrs.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.23
no.8
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pp.611-616
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2010
This study investigated the characteristics of fracture behavior and mode on solder joints before and after thermal shock test for automotive application component using Sn-3.0Ag-0.5Cu solder, which has a outstanding property as lead-free solder. The shear strength was decreased with thermal cycle number, after 432 cycles of thermal shock test. In addition, fracture mode was verified to ductile, brittle fracture and base materials fracture such as different kind fractured mode using SEM and EDS. Before the thermal shock, the fractured mode was found to typical ductile fracture in solder layer. After thermal shock test, especially, Ag was found on fractured portion as roughest surface. Moreover, it occurred delamination between a PCB and a Cu land. Before thermal shock test, most of fractured mode in solder layer has dimples by ductile fracture. However, after thermal shock test, the fractured mode became a combination of ductile and brittle fracture, and it also could find that the fracture behavior varied including delamination between substrate and Cu land.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.1
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pp.43-48
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2010
The heat sink system for a main board in a network server computer is built on printed circuit board by an anchor structure, mounted by eutectic SnPb solder. The solder creeping is caused by a constant high temperature condition in the computer and it eventually makes fatal failures. The FE model is used to calculate the stress and predict the life of soldered anchor in the computer. In the model, Anand constitutive equation is employed to simulate creep characteristics of solder. The creep test is conducted to verify and calibrate the solder model. A special jig is designed to mitigate the flexure of printed circuit board and to get the creep deformation of solder only in the test. Test results are compared with analysis and calibration is conducted on Anand model's constants. Precise life prediction of soldered anchor in creep condition can be performed by this model.
Lee Jaesik;Cho Sun-Yun;Lee Young-Woo;Kim Kyoo-Suk;Cheon Chu-Seon;Jung Jae-Pil
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.12
no.4
s.37
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pp.301-306
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2005
Aging characteristics of newly developed Sn-1.8Bi-0.7Cu-0.6In solder was evaluated by shear strength and microstructure. Stencil printing was applied to form solder. The shear strength of Sn-1.8Bi-0.7Cu-0.6In at $150^{\circ}C$ showed the highest values through aging. Intermetallic compounds formed on the interface between solder and Au/Cu/Ni/Al UBM were $(Cu,\;Ni)_6Sn_5$ Furthermore, it was found that Spatting of Intermetallic compounds started before 500h aging at $150^{\circ}C$.
Kim Seong-Jun;Na Hye-Seong;Han Tae-Kyo;Lee Bong-Keun;Kang Cung-Yun
Journal of Welding and Joining
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v.23
no.6
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pp.93-98
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2005
The purpose of this study is to investigate the characteristics of pb-free $Zn-(3\~6)\%Al-(1\~6)\%Cu$ solder alloys for ultra high temperature(>573K) which applied to air craft, space satellite, automotive, oil, gas well exploration and data logging of geo-thermal wells. Melting range, solderability, electric resistivity, microstructure and mechanical properties were examined with solder alloys casted in Ar gas atmosphere. $Zn-4\%Al-(1\~3)\%Cu,\;Zn-5\%Al-(2\~4)\%Cu\;and\;Zn-6\%Al-(3\~5)\%Cu$ alloys satisfied the optimum melting range of 643 to 673k for ultra high temperature solder. A melting temperature increased with increasing Cu content, but decreased with increasing Al content. The spreadability was improved with increasing hi content. But the content of Cu had no effect on the spreadability. The electric resistivity was lowered with increasing Al and decreasing Cu content. In all Zn-Al-Cu solder alloys, primary dendritic $\varepsilon$ phase(Zn-Cu), dendritic $\eta$ phase(Zn-Cu-Al), $\alpha(Al-Zn)-\eta$ eutectic and eutectoid phase were observed. The addition of Al increased the volume fraction of eutectic and eutectoid phase and it decreased f phases. Also, the addition of Cu increased slightly the volume fraction of e, the eutectic and eutectoid phases. With increasing total content of Al and Cu, a hardness and a tensile strength were linearly increased, but anelongation was linearly decreased.
International journal of advanced smart convergence
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v.8
no.3
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pp.39-45
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2019
This paper presents an optical technique for the three-dimensional (3D) shape inspection of micro solder balls used in ball-grid array (BGA) packaging. The proposed technique uses an optical source composed of spatially arranged light-emitting diodes (LEDs) and the results are derived based on the specular reflection characteristics of the micro solder balls for BGA A vision system comprising a camera and LEDs is designed to capture the reflected images of multiple solder balls arranged arbitrarily on a tray and the locations of the LED point-light-source reflections in each ball are determined via image processing, for shape inspection. The proposed methodology aims to determine the presence of defects in 3D BGA shape using the statistical information of the relative positions of multiple BGA balls, which are included in the image. The presence of the BGA balls with large deviations in relative position imply the inconsistencies in their shape. Experiments were conducted to verify that the proposed method could be applied to inspection without sophisticated mechanism and productivity problem.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.8
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pp.5269-5279
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2014
The cause of defects in the PCB SMT assembly is mostly solder paste deposits. Conventional inspection methods for solder paste deposits suffer from slow speed, low reliability and high cost. Therefore, this paper proposes a method for calculating the height and region of solder paste on PCB using the 3D profiles without measuring the 2D image. The solder paste region is detected by the phase difference in the measurement points and the average phase on the whole surface of PCB. The high reliable height of the solder paste region is computed by the average of the measurement points' phase with repeatability and reliability. The experimental results revealed improvements of 17% in inspection time and 29% repeatability in the height calculation of the solder paste region, resulting in a high speed and less expensive system.
Seung-Han Lee;Dong-Hyeon Shin;Tae-Sik Cho;Il-Sub Kim
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.1
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pp.74-78
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2024
We have studied the effects of Ag on the characteristics of Sn48In52Agx (wt%) low-melting solders for photovoltaic ribbons. The Sn48In52 (wt%) solder coexisted in the InSn4 and In3Sn alloys. Ag atoms added in the solder formed an AgIn2 alloy by reacting with some part of In atoms, while they did not react with Sn atoms. The addition of Ag atoms in the Sn48In52Agx (wt%) solders showed useful results; an increase in peel strength and a decrease in melting temperature. The peel strength of the ribbon plated with the Sn48In52 (wt%) solder was 53.6 N/mm2, and that of the Sn48In52Ag1 (wt%) solder largely increased to 125.1 N/mm2. In the meanwhile, the melting temperature of the Sn48In52 (wt%) solder was 119.2℃, and that of the Sn48In52Ag1 (wt%) solder decreased to 114.0℃.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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