• 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.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권1호
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• pp.71-77
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• 2012

We studied the effect of heat treatment on the microstructures and mechanical strength of the solder joints in the Light Emitting Diode (LED) packages. The commercial LED packages were mounted on the a flame resistance-4 (FR4) Printed Circuit Board (PCB) in the reflow process, and then the joints were aged at $125^{\circ}C$ for 100, 200, 300, 500 and 1000 hours, respectively. After the heat treatment, we measured the shear strength of the solder joints between the PCB and the LED packages to evaluate their mechanical property. We used Pb-free Sn-3.0Ag-0.5Cu solder to bond between the LED packages and the PCBs using two different surface finishes, Electroless Nickel-Immersion Gold (ENIG) and Electroless Nickel-Electroless Palladium-Immersion Gold (ENEPIG). The microstructure of the solder joints was observed by a scanning electron microscope (SEM). (Cu,Ni)6Sn5 intermetallic compounds (IMCs) formed between the solder and the PCB, and the thickness of the IMCs was increased with increasing aging time. The shear strength for the ENIG finished LED package increased until aging for 300 h and then decreased with increasing aging time. On the other hand, in the case of an ENEPIG finished LED package, the shear strength decreased after aging for 500 h.

• 한국주조공학회지
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• 제18권6호
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• pp.570-577
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• 1998

An investigation has been conducted to describe solidification characteristics in Sn-Zn binary system and Sn-Zn-Ag ternary system added by Ag produced by the continuous casting process using heated mold as a basic study for developing Pb-free solder materials. To obtain the continuous casting rods with mirror surface and near net shape at higher casting speed, water flow rates must be increased and mold temperature must be lowered. However, surface tearing in the casting rods occured at lower continuous casting speed while break out occured at higher continuous casting speed even if optimum conditions such as water flow rate and heated mold temperature are determined. Primary ${\alpha}Sn$ and eutectic structure in unidirectioally solidified Sn-Zn alloys were finer with increased casting speed. But, directionality may not be expected for primary Zn in hypereutectic Sn-Zn alloy. It was found that the addition of $0.2{\sim}0.8%$ Ag promoted the growth of primary ${\alpha}Sn$ dendrites. The changes of tensile strength and elongation in Sn-Zn binary alloys were not observed while the increase of tensile strength and the decrease of elongation in Sn-Zn-Ag ternary alloys were observed with increased casting speed.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.76-79
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• 2003

본 실험에서는 $S0.7wt\%Cu,\;Sn3.8wt\%Ag0.7wt\%Cu$ solder와 금속층으로서의 좋은 특성을 가지고 있지만 아직 연구 보고 된 적 없는 Pt층과의 리플로 반응에 의해 형성되는 계면금속간화합물의 상 분석을 시도 하였다 또한 솔더내 Cu함량에 따른 계면금속간화합물의 변화에 대하여 연구하기 위해 $Sn1.7wt\%Cu$솔더와 Pt층의 계면반응 현상에 대한 연구도 수행하였다. $Sn0.7(1.7)wt\%Cu$솔더는 순수한 Sn과 Cu를 이용하여 중량비로 제조하였고, $Sn3.8wt\%Ag0.7wt\%Cu$솔더는 솔더페이스트를 사용하였다. 분석은 SEM, EDS, XRD를 이용하였다. 분석 결과 세 가지 무연솔더 모두에서 $PtSn_4$가 계면 금속간화합물로 존재함을 발견하였으며 $1.7wt\%Cu$를 포함한 솔더와 Pt와의 반응에서는 고용도 이상으로 첨가된 Cu에 의해 솔더 내부에 조대한 형상의 $Cu_6Sn_5$가 존재함을 SEM 및 EDS분석을 통하여 발견 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권1호
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• pp.6-10
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• 2013

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2004년도 ISMP Pb-free solders and the PCB technologies related to Pb-free solders
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• pp.93-99
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• 2004

At present, LG Electronics pushes ahead to eliminate the Pb(Lead) -a hazardous material- from all products. Especially, we have performed to select the optimum standard composition of lead free alloy for the application to products for about 3 years from 2000. These days, we have the chance for applying to the mass-production. This project constructed the system for applying the lead free solders on consumer electronic products, which is one of the major products of the LG Electronics. To select the lead free solders with corresponding to the product features, we have passed through the test and applied with Sn-3.0Ag-0.5Cu alloy system to our products, and for the application to the high melting temperature composition, we secured the thermal resistance of the many parts and substrate and optimized the processing conditions. We have operated the temperature cycling test and the high temperature storage test under the standards to confirm the reliability of the products. On these samples, we considered the consequence of our decision by the operating test. For the long life time of the product, we have operated the temperature cycling test at $-45^{\circ}C-+125^{\circ}C$, 1 cycle/hour, 1000 cycles. Also we have tested the tin whisker growth about lead free plating on lead finish. We have analyzed with the SEM, EDS and any other equipment for confirming the failure mode at the joint and the tin whisker growth on lead free finish.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.17-25
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• 2017

Recently, research and application for a power module have been actively studied according to the increasing demand for the production of vehicles, smartphones and semiconductor devices. The power modules based on the transient liquid phase (TLP) technology for bonding of power semiconductor devices have been introduced in this paper. The TLP bonding has been widely used in semiconductor packaging industry due to inhibiting conventional Pb-base solder by the regulation of end of life vehicle (ELV) and restriction of hazardous substances (RoHS). In TLP bonding, the melting temperature of a joint layer becomes higher than bonding temperature and it is cost-effective technology than conventional Ag sintering process. In this paper, a variety of TLP bonding technologies and their characteristics for bonding of power module have been described.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권1호
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• pp.33-38
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• 2009

전자 기기 제품들이 소형화 및 휴대화 되면서 낙하충격 신뢰성에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 대표적인 무연솔더인 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더를 이용하여 ENIG (Electroless Nickel Iimmersion Gold), OSP (Organic Solderability Preservative) 표면 처리와 등온 시효 시험 (High Temperature Storage test)에 따른 보드 레벨 패키지 (board level package)의 낙하충격 신뢰성 (drop reliability) 시험을 수행하였다. 또한 충격 조건을 변화시켜 시편에 가해지는 가속도 (G:acceleration)와 충격 지속 시간 (pulse duration)에 따른 신뢰성을 평가하였다. 기판의 strain측정 결과 중앙 부위가 가장 응력이 컸으며, 충격가속도에 비례하여 응력이 증가하였다. 시효 처리 전에는 OSP처리된 기판이 다소 우수한 신뢰성을 보였지만, 시효 처리후에는 ENIG기판에서 신뢰성이 우수하였고, 반대로 OSP는 감소하는 경향을 보였다. OSP의 경우 과도한 금속간화합물 (intermetallic compound)의 성장으로 인해 접합 계면에서 취성파괴 (brittle fracture)가 일어난 것을 관찰할 수 있었다.

• 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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• 제17권4호
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• pp.11-17
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• 2010

차세대 패키징 기술을 실현하기 위해서는 극복해야 할 기술적인 과제들이 많이 존재한다. 그 중에서 솔더 접합부의 EM에 의한 고장은 오랜전부터 알려진 과제이지만, 고밀도화, 파인핏치화, 발열문제가 심각해지면서 현실적인 문제로 인식되기 시작했다. 더욱이 솔더가 무연화 되면서 다양해진 구성원소들의 영향에 대한 연구가 시작되었다. 지금까지의 연구결과를 종합해보면 Sn-Pb 공정솔더 보다 무연솔더는 EM에 대한 저항성이 강한 것으로 보여진다. 하지만, 무연솔더 접합부에서 발생하는 EM현상에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 부분이 많다. 보이드의 핵 생성 및 성장속도와 전기저항의 급격한 변화와의 관계, Sn 결정립의 방향과 전류밀도에 따른 마이그레이션 속도계수와 수명예측기술, 각종 무연솔더와 시험조건에서의 언더필의 효과 등에 관한 다양한 연구가 필요하다. 또한 무연 플립칩 패키지의 총체적인 신뢰성 확보를 위해, EM과 반도체칩 내부배선의 발열에 기인하는 Thermomigraton, 응력에 기인하는 Stress-migration과의 상관관계에 대한 연구도 요구된다.