• Journal of Welding and Joining
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• 제19권3호
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• pp.311-316
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• 2001

This paper presents that the affecting factors to the solderability and initial reliability. It is the factor that the coefficient of thermal expansion between package and PCB(Printed Circuit Board), the quantity of solder paste and reflow condition, and Au thickness of the solder ball pad on polyimide tape. As the reflow soldering condition for 48 ${\mu}BGA$ is changed, it is estimated that the quantity of Au diffusion at eutectic Sn-Pb solder surface and initial bonding strength of eutectic Sn-Pb solder and lead free solder. It is the result that quantitative measurement of Au diffusion quantity is difficult, but the shear strength of eutectic Sn-Pb solder joint is 842 mN at first reflow and increases 879 mN at third reflow. The major failure mode in solder is judged solder fracture. So, Au diffusion quantity is more affected by reflow temperature than by the reflow times.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2006년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.181-183
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• 2006

This paper studies the mechanical behaviors of Sn-3.5Ag solder joint against substrate(such as Au/Ni/Cu, Au/cu, Ni/Cu and Cu pad) after induction heating, a new soldering method. It was found that the solder bump formation depends on the time and current of the induction heating system. Also the heating value of the solder bump were found to vary with respect to the thermal conductivity of the pads on the substrate. In case of Au/Ni/Cu pad and Au/Cu pad, solder bump's shear strength were high for the heating time of $1.5{\sim}2sec$. For Ni/Cu pad, solder bump's shear strength were found to increase with time increment.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.81-88
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• 2019

본 연구에서는 그래핀 산화(graphene oxide, GO) 분말 첨가가 ball grid array(BGA) 패키지와 printed circuit board(PCB)간 Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305) 무연솔더 접합부의 electromigration(EM) 수명에 미치는 영향에 대하여 보고 하였다. 솔더 접합 직후, Ni/Au표면처리된 패키지 접합계면에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$가 생성되었으며 organic solderability preservative(OSP) 표면처리 된 PCB 접합계면에서는 $Cu_6Sn_5$ 금속간화합물(intermetallic compound, IMC)이 생성되었다. $130^{\circ}C$, $1.0{\times}10^3A/cm^2$ 전류밀도 하에서 EM 수명평가 결과, GO를 첨가하지 않은 솔더 접합부의 평균 파괴 시간은 189.9 hrs으로 도출되었고, GO를 첨가한 솔더 접합부의 평균 파괴 시간은 367.1 hrs으로 도출되었다. EM에 의한 손상은 패키지 접합계면에 비하여 pad 직경이 작은 PCB 접합계면에서 전자 유입에 의한 Cu의 소모로 인하여 발생하였다. 한편, 첨가된 GO는 하부계면의 $Cu_6Sn_5$ IMC와 솔더 사이에 분포하는 것을 확인하였다. 따라서, SAC305 무연솔더에 첨가된 GO가 전류 집중 영역에서 Cu의 빠른 확산을 억제하여 우수한 EM 신뢰성을 갖는 것으로 생각된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.33-37
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• 2008

Kirkendall void는 전해도금 Cu/Sn-Ag 솔더 접합부에서 형성되었으며 Cu 도금욕에 함유되는 첨가제에 의존한다. 첨가제로 사용된 SPS의 함량의 증가와 함께 $150^{\circ}C$에서 열처리 후 많은 양의 Kirkendall void가 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에 존재하였다. AES 분석은 void 표면에 S가 편석되어 있음을 보여주었다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면을 따라 파괴된 시편에서 Cu, Sn, S peak만 검출되었고 AES 깊이 프로파일에서 S는 급격하게 감소하였다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 S 편석은 계면에너지를 낮추고 Kirkendall void 핵생성을 위한 에너지장벽을 감소시킨다. 낙하충격시험은 SPS를 사용하여 도금된 Cu의 경우 Kirkendall void가 형성된 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 파괴가 진행되고 급격하게 신뢰성이 감소됨을 보였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제17권1호
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• pp.124-132
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• 1999

Thermal fatigue strength of the solder joints is the most critical issue for TSOP(Thin Small Outline Package) because the leads of this package are extremely short and thermal deformation cannot be absorbed by the deflection of the lead. And the TSOP body can be subject to early fatigue failures in thermal cycle environments. This paper was discussed distribution of thermal stresses at near the joint between silicon chip and die pad and investigated their reliability of solder joints of TSOP with 42 alloy clad lead frame on printed circuit board through FEM and 3 different thermal cycling tests. It has been found that the stress concentration around the encapsulated edge structure for internal crack between the silicon chip and Cu alloy die pad. And using 42 alloy clad, The reliability of TSOP body was improved. In case of using 42 alloy clad die pad(t=0.03mm). $$\sigma$_{VMmax}$ is 69Mpa. It is showed that 15% improvement of the strength in the TSOP body in comparison with using Cu alloy die pad $($\sigma$_{VMmax}$=81MPa). In solder joint of TSOP, the maximum equivalent plastic strain and Von Mises stress concentrate on the heel of solder fillet and crack was initiated in it's region and propagated through the interface between lead and solder. Finally, the modified Manson-Coffin equation and relationship of the ratio of $N_{f}$ to nest(η) and cumulative fracture probability(f) with respect to the deviations of the 50% fracture probability life $(N_{f 50%})$ were achieved.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권1호
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• pp.25-31
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• 2010

본 연구에서는 무연 솔더 중 우수한 특성을 보여 실용화된 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성의 솔더를 사용하여 2주 동안의 시효조건에서 W의 함량이 무전해 Ni-W-P 도금층과 솔더와의 계면에서의 IMC 생성에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 도금층내 인의 함량은 8 wt.%로 고정하였고, 텅스텐의 함량은 각각 0, 3, 6 및 9 wt.%로 변화시켰으며, 모든 시료는 $255^{\circ}C$에서 리플로우한 후, $200^{\circ}C$에서 2주 동안 시효처리하였다. 각각의 시료에서 $(Cu,Ni)_6Sn_5$와 $(Ni,Cu)_3Sn_4$의 IMC가 관찰되었으며, 시효처리시간의 증가에 따라 UBM과 무연납의 계면에서 생성된 IMC가 증가함을 보였고, W의 함량이 높을수록 열적 안정성이 증가하여 $Ni(W)_3P$의 생성 속도를 늦춰 그에 따른 영향으로 IMC의 두께가 증가함을 보였다.

• International Journal of Korean Welding Society
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• 제5권1호
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• pp.15-28
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• 2005

The ball shear test was investigated in terms of the effects of test parameters, i.e., shear height and shear speed, with an experimental and non-linear finite element analysis for evaluating the solder joint integrity of area array packages. Two representative Pb-free solder compositions were examined in this work: Sn-3.5Ag-0.75Cu and In-48Sn. The substrate was a common SMD type with solder bond pad openings of 460 $\mu$m in diameter. The microstructural investigations were carried out using SEM, and the IMCs were identified with EDS. Shear tests were conducted with the two varying test parameters. It could be observed that increasing shear height, at fixed shear speed, has the effect of decreasing shear force for both Sn-3.5Ag-0.75Cu and In-48Sn solder joints, while the shear force increased with increasing shear speed at fixed shear height. Too high shear height could cause some undesirable effects on the test results such as unexpected high standard deviation values or shear tip sliding from the solder ball. The low shear height conditions were favorable for screening the type of brittle interfacial fractures or the degraded layers in the interfaces. The shear speed conditions were discussed with the stress analyses of the solder ball, and we cannot find any conspicuous finding which is related to optimum shear speed from the stress analyses.

• 한국재료학회지
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• 제8권9호
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• pp.807-812
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• 1998

Sn-Bi-X(X:2Cu, 2Sb, 5In) 계 땜납과 Cu 기판과의 계면반응 및 기계적성질에 대하여 고찰하였다. Cu판과 땜납의 접합부는 $100^{\circ}C$에서 60일까지 열처리하여 광학현미경, SEM, EDS,분석을 통하여 시효처리에 따른 미세조직과 계면반응을 분석하였으며, 인장강도 및 연신율은 제조된 시편을 30일까지 열처리 한 후 0.3mm $\textrm{min}^{-1}$로 인장하여 시험하였다. 미세조직 분석결과 Cu의 첨가로 미세조직이 미세화 됨을 알 수 있으며, 계면에 형성된 화합물은 첨가원소에 따라 다르게 나타났다. 인장시험 결과 열처리 초기에는 땜납쪽에서의 파괴가 발생하였으나 열처리 시간이 증가하면서 계면반응층고 땜납의 계면에서 파괴가 발생하였다. 열처리에 따른 인장강도는 Cu를 첨가한 경우에 가장 높은 값을 나타냈다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.167-174
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• 2018

달 착륙선에는 14일에 이르는 밤 구간동안 극한의 열환경에서 생존하기 위한 열원공급을 목적으로 히터가 적용되며, 이 때 전력생성이 제한되는 착륙선의 소요전력을 최소화하는 히터 작동 온도 설정치가 결정되어야 한다. 또한 상기 온도 설정치에 따른 착륙선의 온도 변화는 탑재 전장품에 적용된 전자소자의 솔더 접합부에 대한 열기계적 신뢰성과 연관되는 중요한 설계인자이다. 본 논문에서는 임무수명이 1년인 달 착륙선의 열해석 결과를 토대로 상용 신뢰성 수명예측도구인 Sherlock을 활용하여 상기의 온도 설정치에 따른 솔더 접합부의 열 기계적 신뢰성을 검토하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권2호
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• pp.82-95
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• 1995

This paper discusses distribution of thermal stress, strain at near the joint and investigates the reliability of solder joints of electronic devices on a printed circuit board. As Electronic devices are composed of different materials, thermal stresses generate at near the interface, such as solder joints and interface between lC device and lead frame pad due to the differences of thermal expansion coefficients, As results of thermal stress, strain, micro crack often occurs thermal fatigue fracture at the interface of different materials, The initiation and propagation of micro crack depend on the environmental conditions, such as storage temperature and thermal cycling. Finally, this paper experimentally shows a way to suppress micro cracks by using Fe-Ni alloy clad lead frame, and investigates crack and thermal fatigue fracture of TSOP(Thin small outline package) type on printed circuit board.