• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권3호
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• pp.243-251
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• 2005

페리퍼럴 어레이 플립칩의 온도 분포를 실측하여 열원의 기하학적 형상, 소자의 크기, 그리고 보호막 개구 크기 변화에 따른 소자의 열 성능을 측정하였다. 열원의 크기가 작고, 플립칩 솔더 범프에서 먼 중앙 열원의 경우가 전 면적 열원에 비해서 소자의 온도가 매우 높았다. 여기에 더해, 보호막 개구의 모양 변화에 의한 접촉 면적의 증가를 통해 소자의 최대 온도를 낮출 수가 있었다. 중앙 열원을 갖고 원형 개구에 2 (watts)의 전력이 가해지는 경우, $3(mm)\times3(mm)$크기 소자의 최대 온도는 약 $110(^{\circ}C)$이고, 이에 반해 $1.5(mm)\times1.8(mm)$ 크기 소자의 최대 온도는 약 $90(^{\circ}C)$ 이었다. 또한 보호막 개구의 모양을 원형 개구에서 잘린 사각형 개구로 변화시키면서 접촉 면적을 증가시킨 경우, $3(mm)\times3(mm)$ 크기의 소자와 중앙 열원을 갖는 경우에서 약 $10(^{\circ}C)$의 온도 감소를 나타내었다. 따라서 열원 소자의 위치와 크기, 소자의 크기, 그리고 개구 면적에 따른 솔더의 접촉 면적에 따라 플립칩의 열 성능이 현격한 차이를 나타내고 있음을 알 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-6
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• 2014

고출력 LED 패키지의 열적 경로(thermal path)를 줄이기 위해 플립칩 본딩법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 Au-Sn 열압착 본딩 및 Sn-Ag-Cu(SAC) 리플로우 본딩을 이용하여 본딩 특성 및 열적특성을 비교 평가 하였다. Au-Sn 열압착 본딩은 50 N에서 $300^{\circ}C$의 접합온도로 본딩하였고, SAC 솔더는 솔더페이스트를 인쇄한 후 리플로우법으로 피크온도 $255^{\circ}C$에서 30 sec에서 본딩하였다. SAC 솔더를 사용한 LED 패키지의 전단강도는 $5798.5gf/mm^2$로 Au-Sn 열압착 본딩의 $3508.5gf/mm^2$에 비해 1.6배 높았다. 파단면과 단면분석 결과 Au-Sn, SAC 솔더 모두 LED 칩 내부에서 파단이 일어나는 것을 관찰하였다. 반면 Au-Sn 열압착 본딩 샘플의 열저항은 SAC솔더 접합 샘플에 비해 낮았으며, SAC 솔더 접합부 내부의 기공에 의해 열저항이 커짐을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권3호
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• pp.55-61
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• 2000

직경 0.3 mm의 Sn-37Pb 및 Sn-3.5Ag-0.7Cu 솔더볼을 솔더링 온도와 기판의 이송속도 (conveyer speed)를 변화시켜 가며 리플로 솔더링 하였다. 리플로 솔더링 온도범위는 Sn-37Pb의 경우 220~$240^{\circ}C$, Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 230~ $260^{\circ}C$로 하였다. 실험결과, 전단강도 측면에서 최적 솔더링 조건을 Sn-37Pb의 경우 솔더링 온도 및 컨베이어 속도가 각각 $230^{\circ}C$, 0.7~0.8 m/min이고, Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우 각각 $250^{\circ}C$, 0.6 m/min으로 나타났다. 또한 최고 전단강도 값은 Sn-37Pb의 경우는 555 gf 이고 Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 617gf이다. 접합계면의 분석결과 Cu6Sn5층의 두께는 Sn-37Pb의 경우는 1.13~1.45 $\mu\textrm{m}$이고 Sn-3.5Ag-0.7Cu의 경우는 2.5~4.3 $\mu\textrm{m}$이다.

• 보존과학회지
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• 제26권1호
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• pp.13-24
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• 2010

부여 능산리사지 출토 누금세공 유물 4점을 대상으로 기초적인 재질특성과 미세조직을 분석하여 각각에 대한 제작방법을 살펴보았다. 이 결과 모두 22.7K 이상의 비교적 높은 순도를 나타냈으며 일부 유물에서는 금과 은이 일정 비율로 합금된 상태를 보였다. 표면을 장식한 금선은 0.2~0.8mm 두께를 보이고 다양한 단면형태를 나타냈다. 금입자는 2개 또는 3개가 접합되어 부착된 상태로, 0.3~0.8mm의 직경을 나타냈다. 금세선과 금입자의 표면 접합부에서는 땜의 잔재가 관찰되었으며 성분분석을 통해 금 땜의 사용 가능성을 확인하였다. 또한 진사(HgS), 먹과 같은 안료를 감장하여 표면을 장식한 모습도 보였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권4호
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• pp.7-13
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• 1995

마이크로솔더링에 의한 전자기기는, 사회기능의 중추가 되는 컴퓨터, 통신 기기, 항공기 인공위성 등의 제어계를 구성하므로, 그 접속부에 대한 높은 신뢰성의 요구는 그 무엇보다 중요하다. 전자기기에 있어서의 솔더 접속부는 집과 기판의 전기 적.기계적 접속의 역할을 하고 있으며, 따라서 개개의 접속부의 파단은 전체의 불량 으로 연결된다. 실제 전자콤포넌트와 그 시스템의 단선 등의 사고에 있어서 자주 발생 하는 사고중의 하나가 솔더접속부의 단선에 의한 것이며, 그 단선중에서도 가장 보편 적이며 또한 대단히 심각한 문제로서 주목을 받고 있는 것이 솔더접속부의 열피로파단 이다. 전자기기를 사용할 때, 스위치의 on-off에 의한 power cycle과 환경의 온도변화 에 기인하는 반복열 사이클은 솔더접속부의 피로를 일으키게 되고, 결국에는 사용중에 파단을 초래하게 된다. 이러한 온도변화의 범위는 약 -55.deg. - 150.deg.C로 예상할 수 있으며, 여기서 최고온도인 150.deg.C는 Pb-Sn 공정합금의 경우 0.9Tm.p.이상의 고온에 해당한다. 이 피로는 등온적으로 또는 열사이클중에 발생하기도 한다. 솔더접 속부의 열피로수명은 대부분의 공업재료에서 나타나는 저사이클피로거동과 유사하게 발생하며, 솔더 접속부에 인가되는 열변형/응력(thermal strain/stress)의 크기에 크게 의존하는 것으로 알려져 있다. 솔더는 서로 다른 열팽창계수를 갖는 칩과 회로 기관의 두종류의 재료를 접속하기 때문에, 상기한 바와 같은 반복열사이클에 의하여 발생하는 열변형/응력이 접속부의 피로.파단을 야기시킨다. 이러한 솔더접속부에 대한 주기적인 응력/변형의 인가는 접속부에 내.외적으로 현저한 변화를 야기시키게 되고, 열피로로 연결되며 결국에는 시스템의 전기적 단선을 초래하게 된다. 또한 열피로파단 현상는 변형/응력의 크기 뿐 만아니라 솔더합금자체의 야금학적인 물성에도 크게 의존 하며, 내적.외적인 열변화에 의한 야금학적인 특성변화도 크게 영향을 미친다. 솔더 접속부의 신뢰성에 대한 연구는, 그 중요성에 비추어 볼 때, 지금까지 수많은 연구가 행하여져 왔다. 그러나 신뢰성과 관련된 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에서의 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서 본 해설에서는 전자기기의 마이크로 솔더접속부 에서 발생하는 열피로파단현상에 대한 야금학적인 면에 중점을 두어 서술하고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권1호
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• pp.1-7
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• 2017

위성은 임무수행을 위하여 발사체에 탑재되어 목표하는 궤도상에 도달하게 된다. 발사체의 비행동안 위성은 사인, 랜덤, 충격과 같은 극심한 발사 진동환경에 노출되게 되며, 이에 따라 위성체 내부에 위치한 전장품 및 전장품 기판에는 각 진동요소에 의한 발사 하중이 작용하게 된다. 발사하중 작용시, 전장품 내부에 장착된 기판은 체결부를 경계로 수직방향의 굽힘 거동을 주로 일으키게 되며, 이로 인한 상대변위로 기판 위 소자의 납땜부 파괴와 도선의 단선, 기판 자체의 균열을 초래한다. 성공적인 임무 수행을 위해서, 위성의 전장품 설계는 상기 현상들에 대해 기판의 구조 건전성 및 피뢰파괴 신뢰도가 확보되어야한다. 본 논문에서는 기존에 구조해석이 기 수행되었던 다목적실용위성 3호에 탑재되는 고해상도 위성카메라용 X-band 안테나 구동장치인 APD(Antenna Pointing Driver) 전장품의 제어 보드를 대상으로 하여, 스테인버그의 식을 통해 진동 하중에 의한 허용 처짐과 최대 처짐을 도출해내고, 팔머그렌 마이너 방정식을 이용하여 수명관점에서 피로파괴 예측의 유효성을 입증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.63-69
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• 2019

전자부품에 대한 보드실장은 아직까지 솔더를 이용한 접합기술을 주로 이용하고 있다. 그러나, 솔더의 크? 및 피로특성으로 인한 접합부 내구한계로, 자동차 전장모듈에서는 반영구적인 접합기술인 프레스 핏(Press-fit) 접합기술 적용을 확대하고 있다. 프레스 핏 접합은 프레스 핏 금속단자를 보드내 쓰루 홀(Through hole)에 기계적으로 삽입하여 체결하는 접합기술로써, 적절한 금속단자의 소성변형으로 쓰루 홀 내부 표면접합을 밀착시킴으로써 강건한 접합을 유도한다. 본 논문에서는 보드내 쓰루 홀 크기 및 표면처리에 따른 프레스 핏 접합 특성 및 신뢰성을 솔더링과 함께 비교하기 위해, 보드 쓰루 홀 크기에 따른 삽입강도 및 삽발강도를 평가하였으며, 열충격 시험을 통한 실시간 저항변화를 통해 프레스 핏 및 솔더링 접합부의 저항변화를 관찰하였다. 또한, 각 접합부위 분석을 통한 프레스 핏 및 솔더링 접합열화를 분석하여 주요 파손모드를 고찰하고자 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.226-226
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• 2008

지난 10여년 동안 Sn-3.0Ag-0.5(wt%)Cu 합금은 대표 무연솔더 조성으로 다양한 전자제품의 실장 및 접합에 적용되어 왔으며, 그 신뢰성 역시 충분히 검증된 바 있다. 그러나 최근 Ag 가격의 급격한 상승과 솔더 접합부의 내 충격 신뢰성을 보다 향상시키고자 하는 업계의 동향은 Ag의 함량이 낮은 무연솔더 조성의 적용 확대를 유도하고 있다. 이에 따라 본 연구자들은 저 Ag 함유 무연슬더로 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성을 제안한 바 있는데, 이는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성 이상의 solderability를 가지면서도 그 금속원료 가격이 약 20% 가량 저렴한 특징을 가진다. 또한 열 싸이클링 (cycling) 테스트를 통한 슬더 조인트의 신뢰성을 평가한 결과, Sn-3.0Ag-0.5Cu에 크게 뒤떨어지지 않는 양호한 특성이 관찰되었다. 따라서 본 연구에서는 열 싸이클링 테스트와 더불어 최근 그 중요성이 지속적으로 커지고 있는 내 충격 신뢰성 평가 시험을 실시하여 개발된 4원계 무연솔더 조성의 기계적 특성을 기존 무연솔더 조성과 비교, 분석해 보았다. 각 솔더 조성은 솔더 볼 형태로 제조되어 CSP(Chip Scale Package) 상에 범핑 (bumping)되었으며, CSP를 PCB(Printed Circuit Board) 상에 실장하는 공정에서도 Sn-3.0Ag-0.5Cu 및 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In의 두 종류의 솔더 페이스트가 사용되었다. 본 연구에서의 내 충격 신뢰성 시험에는 자체 제작한 rod drop 시험기를 사용하였는데, 고정된 CSP 실장 board의 후면 부위를 일정한 높이에서 추를 반복적으로 자유 낙하시켜 급격한 충격을 주는 방식으로 실험을 실시하였다. 이 때 추의 무게는 30g, 낙하 높이는 10cm 였으며, 추의 낙하 시 측정된 board 의 휨 변위량은 약 0.7mm로 측정되었다. 사용된 CSP와 PCB 는 모두 daisy chain 방식으로 연결되어 있기 때문에 저항측정기를 사용한 간단한 실시간 저항 측정 방법으로 시험 이력에 따른 파단부의 발생 시점과 대략의 위치를 손쉽게 확인할 수 있었다. 솔더 조인트의 파단 기준 저항값으로 $1000\Omega$을 설정하였으며. 각 조건 당 5 개 이상의 샘플에 대해 평가를 실시한 후 그 평균값을 조사하였다. 시험 결과 제안된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성은 대표적인 저 Ag 함유 조성인 Sn-1.0Ag-0.5Cu에 비해서는 떨어지는 내 충격 신뢰성을 나타내었지만, 우수한 연성에 기인하여 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성에 비해서는 약 2 배 이상 우수한 신뢰성이 관찰되었다. 또한 CSP의 실장 시 Sn-3.0Ag-0.5Cu보다 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 조성 솔더 페이스트를 적용한 경우에서 보다 우수한 내 충격 신뢰성을 나타내어 기본적으로 개발된 Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In 솔더 페이스트가 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성의 기존 솔더 페이스트 보다 내 충격 신뢰성이 우수함을 검증할 수 있었다. 각 조성의 솔더 조인트를 $150^{\circ}C$ 에서 500시간 aging한 후 실시한 내 충격 신뢰성 평가에서는 모든 조성에서 그 신뢰성이 급감하는 경항을 나타내었으나, Sn-1.2Ag-0.5Cu-0.4In가 Sn-l.0Ag-0.5Cu보다도 그 상대적인 신뢰성이 우수한 것으로 관찰되었다. 이와 같이 aging 후 실시하는 충격시험은 가장 실제적인 상황과 유사한 조건이므로 상기의 실험 결과는 매우 고무적이었으며, 이에 대한 보다 면밀한 분석이 요청되었다. 마지막으로 파면 및 미세조직 관찰을 통하여 각 조성에서의 충격 파단 특성을 비교, 분석해 보았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.67-73
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• 2009

Cu pillar 범프를 사용한 플립칩 접속부는 솔더범프 접속부에 비해 칩과 기판사이의 거리를 감소시키지 않으면서 미세피치 접속이 가능하기 때문에, 특히 기생 캐패시턴스를 억제하기 위해 칩과 기판사이의 큰 거리가 요구되는 RF 패키지에서 유용한 칩 접속공정이다. 본 논문에서는 칩에는 Cu pillar 범프, 기판에는 Sn 범프를 전기도금하고 이들을 플립칩 본딩하여 Cu pillar 범프 접속부를 형성 한 후, Sn 전기도금 범프의 높이에 따른 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항과 칩 전단하중을 측정하였다. 전기도금한 Sn 범프의 높이를 5 ${\mu}m$에서 30 ${\mu}m$로 증가시킴에 따라 Cu pillar 범프 접속부의 접속저항이 31.7 $m{\Omega}$에서 13.8 $m{\Omega}$로 향상되었으며, 칩 전단하중이 3.8N에서 6.8N으로 증가하였다. 반면에 접속부의 종횡비는 1.3에서 0.9로 저하하였으며, 접속부의 종횡비, 접속저항 및 칩 전단하중의 변화거동으로부터 Sn 전기도금 범프의 최적 높이는 20 ${\mu}m$로 판단되었다.