• 한국생산제조학회지
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• 제20권2호
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• pp.187-192
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• 2011

UBM(Under Bump Metallurgy) is very important for successful realization of Flip-Chip technology. In this study, it is investigated the interfacial reactions between various Sn-Ag solder alloys and Ni-P/Au UBM and Cu plate finish. It is also evaluated the shear strength by using the micro shear-punch test method for Sn-37Pb alloy, binary and ternary alloys of environment-friendly Pb-free solder alloys which are applied in the electronic packages. In terms of interfacial microstructure, the Pb-free solder joints have thicker IMCs than the Sn-Pb solder joints. The thickness of IMC is related to Reflow time. The IMC has been observed to grow with the increase in Reflow time. As a result of the shear test, in case of Max. shear strength, Pb-free solder showed the highest strength value and Sn-37Pb showed the lowest strength value 10 be generally condition of Reflow time.

• 한국품질경영학회:학술대회논문집
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• 한국품질경영학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.375-380
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• 2006

Recently European Council(EU) published the RoHS(restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment) which is prohibit the use of Pb, Hg, Cd, $Cr^{+6}$, PBB or PBDE in the electrical and electronic equipments. So EU member States shall ensure that, from 1 July 2006, new electrical and electronic equipment put on the market does not contain 6 hazardous substances. So many kinds of projects is proceeding to ensure the reliability of Pb-free electronics in the worlds. Especially it is necessary to evaluate of Pb-free solder joints in electronics. Therefore, on this paper, we compared with solder joint strength of chip components, respectively SnPb, Pb-free solder as follows reliability test methods. We also measured the shear strength of solder joint and also compared the effects of environmental test methods. In this results, we analyzed and compared the shear strength variation as follows solder materials and reliability test conditions.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.29-35
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• 2003

SnAg, SnAgCu, SnCu 무연솔더합금을 주조 상태에서 냉간압연한 후 열적으로 안정화한 시편 (TS)과, 실제 솔더 범프와 유사한 미세구조의 수냉에 급속 냉각(WQ)된 시편 두가지를 $100^{\circ}C$에서 크리프 실험을 행하였다. 급속냉각한 시편의 냉각속도는 140-150 K/sec로 primary $\beta-Sn$ 크기가 TS 시편보다 5∼10배 정도 작았으며, 기지내 primary $\beta-Sn$이 차지하는 분율은 증가하였다. 반면에 공정상 내의 $Ag_3Sn$상의 크기는 더 작아졌다. 크리프 실험 결과 WQ 시편의 최소크리프 변형율 속도($\{beta}_{min}$)가 TS 보다 약 $10^2$배 정도 작았으며. 더 큰 파괴시간을 보였다. TS-SnAg의 크리프파괴는 $Ag_3Sn$ 또는 $Cu_6Sn_5$에서의 공공의 핵생성, power-law 크리프에 의한 공공의 성장, 그리고 크리프 공공의 상호 연결로 일어났으며, WQ-SnAgCu는 시편이 두께가 얇아 네킹에 의해 파괴가 일어났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권3호
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• pp.37-45
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• 2004

무전해 Ni(P)는 솔더링 특성과 부식저항성이 우수하고 표면 거칠기가 적으며 원하는 금속 상에 선택적으로 도금이 가능하여 전자패키지에서 반도체칩과 기판의 표면 금속층으로 촉 넓게 사용되고 있다. 그러나 솔더와의 반응 중 금속간 화합물의 spalling과 솔더 조인트에서의 취성파괴 문제가 성공적인 적용의 걸림돌이 되어 왔다. 본 연구에서는 각각 조성이 다른 세가지 Ni(P)막 (4.6,9, and $13 wt.\%$ P)을 사용하곡 솔더와의 반응시 무전해 Ni(P)막의 미세구조 및 상 변화와 금속간화합물의 spatting 거동을 면밀히 조사하였다. $Ni_3Sn_4$ 화합물 아래로 침투한 Sn과 P-rich layer ($Ni_3P$)와의 반응에 의해 $Ni_3SnP$ 층이 형성되며 $Ni_3SnP$ 층이 성장함에 따라 $Ni_3Sn_4$가 spalling됨이 관찰되었다. Spalling 후에는 Ni(P)막이 용융된 솔더와 직접 접촉하게 되어 Ni(P)막의 결정화가 가속화되고 $Ni_3P$상이 $Ni_2P$상으로 변태되었다. 또한 이러한 결정화 과정 중 Ni(P)막의 부피가 감소됨에 따라서 인장응력이 발생하여 막 내부에 크랙이 발생하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권2호
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• pp.17-22
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• 2013

본 연구에서는 Sn-58Bi 솔더를 이용한 경성 인쇄 회로 기판 (Rigid printed circuit board, RPCB)과 연성 인쇄회로 기판 (Flexible printed circuit board, FPCB) 간의 열압착 접합 시, 접합 조건에 따른 기계적 특성에 대하여 연구하였다. 접합 온도와 접합 시간을 변수로 열압착 접합을 실시하여 $90^{\circ}$ 필 테스트(Peel test)를 통해 접합 강도를 측정하고, 단면과 파단면을 관찰하였다. 접합 온도가 증가할수록 접합 강도가 증가하였으며, 접합 시간에 따른 접합 강도의 변화 또한 관찰할 수 있었다. 접합 시간이 증가하면서 접합부의 파괴에 영향을 미치는 요인이 솔더 층에서 금속간 화합물(Intermetallic compound, IMC) 층으로 변화하는 것을 관찰할 수 있었다. 필 테스트 과정의 F-x(Force-distance) curve를 통해 파괴 에너지를 계산하여 금속간 화합물이 접합 강도에 미치는 영향을 평가하였으며, 본 연구에서 $195^{\circ}C$, 7초 조건이 접합 강도와 파괴 에너지가 가장 높게 나타나는 최적 접합 조건으로 도출되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.145-153
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• 2013

In this study, shear punch-creep (SP-Creep) at Sn-4Ag/Cu pad the joint was tested by using environment-friendly Pb-free solder alloy Sn-4Ag of electronic components. Pb eutectic alloy (Sn-37Pb) joints limited to environmental issues with reflow time (10sec, 30sec, 100sec, 300sec) according to two types of solder alloy joints are compared and evaluated by creep strain rate, rupture time and IMC (Intermetallic Compound) behavior. As the results, reflow time increases with increasing thickness of IMC can be seen at overall 100sec later in case of two solder joints on the IMC thickness of Sn-4Ag solder joints thicker than Sn-37Pb solder joints. In addition, when considering creep evaluation factors, lead-free solder alloy Sn-4Ag has excellent creep resistance more than Pb eutectic alloy. For this reason, the two solder joints, such as in the IMC (Cu6Sn5) was formed. However, the creep resistance of Sn-4Ag solder joints was largely increased in the precipitation strengthening effect of dispersed Ag3Sn with interface more than Sn-37Pb solder joints.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권1호
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• pp.7-11
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• 2009

본 연구에서는 electroless nickel / immersion gold (ENIG) 처리된 printed circuit board (PCB)를 무연 솔더인 Sn-3.5(wt%)Ag로 접합하였다. 리플로우 횟수를 1회부터 10회까지 다양하게 하여 리플로우 횟수가 증가함에 따른 솔더 접합부의 기계적, 전기적 특성의 변화에 대해 연구하였다. 접합부의 미세 조직 관찰을 위해 접합부 단면을 폴리싱 하여 금속간 화합물의 두께를 측정하고 종류를 분석하였다. 접합부의 기계적 특성을 평가하기 위해서 die 전단 시험을 하였는데, 리플로우 횟수가 4-5회일 때까지 전단 강도 값이 증가하다가 5회 이후로 감소하였다. 전기적 특성을 알아보기 위해 전기 저항 값을 측정하였는데, 리플로우 횟수가 증가할수록 접합부의 전기 저항 값은 점점 증가하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.45-50
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• 2017

본 연구에서는 Sn-0.7Cu-xZn 무연솔더와 OSP 표면처리 된 솔더접합부의 전단강도를 Zn 함유량에 따라 평가하였다. 다섯 종류의 Sn-0.7Cu-xZn (x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 wt.%) 솔더페이스트를 제작한 뒤, OSP(organic solderability preservative) 표면처리 한 PCB(printed circuit board) 기판의 전극에 리플로우 공정으로 180 um 직경의 솔더볼을 형성하였다. 전단강도는 두 가지 조건의 전단속도(0.01, 0.1 m/s)로 고속전단시험(high speed shear test)을 통해 측정하였고, 고속전단시험 시에 측정된 F-x(Force-distance) curve를 통해 파괴에너지(fracture energy)를 계산하였다, SEM(주사전자현미경, scanning electron microscopy)과 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석을 통하여 단면과 파단면을 관찰하였고, 금속간 화합물(intermetallic compound, IMC) 층을 분석하였다. Zn 함유량이 증가함에 따라 금속간 화합물 층의 두께는 감소하였고, Zn 함유량이 0.5 wt.%일 때 가장 높은 전단 강도(shear strength)를 나타내었다. 전체적으로 높은 전단속도 조건의 전단강도 값이 낮은 전단속도 조건의 전단강도보다 높았다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2012

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권3호
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• pp.1-7
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• 2015

In this study, properties of Pb-free solders for automotive electronics parts were discussed. Lead-free solders for electronics became important after RoHS (Restriction of the use of certain Hazardous Substances) to avoid environmental pollution. Also the growing electronic rate in automotive parts and ELV (End-of Life Vehicles) make Pb-free solder for automotive electronics to be inevitable trend. Definitely, Pb-free solder for automotive electronics should have good wettability, basic strength, but need more reliability than other solders, since it has harsh condition like high temperature, humidity and engine vibration. Thus, shear strength test, thermal shock, drop test and many others are needed to ensure the high reliability. This study describes the properties and requirements of Pb-free solders for automotive electronics.