• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권4호
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• pp.23-28
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• 2009

Si 기판의 캐비티 형성이 불필요한 웨이퍼-레벨 MEMS capping 공정을 연구하였다. 4인치 Si 웨이퍼에 Ni 캡을 전기도금으로 형성하고 Ni 캡 rim을 Si 하부기판의 Cu rim에 에폭시 본딩한 후, SnBi debonding 층을 이용하여 상부기판을 Ni 캡 구조물로부터 debonding 하였다. 진공증착법으로 형성한 SnBi debonding 층은 Bi와 Sn 사이의 심한 증기압 차이에 의해 Bi/Sn의 2층 구조로 이루어져 있었다. SnBi 증착 층을 $150^{\circ}C$에서 15초 이상 유지시에는 Sn과 Bi 사이의 상호 확산에 의해 eutectic 상과 Bi-rich $\beta$상으로 이루어진 SnBi 합금이 형성되었다. $150^{\circ}C$에서 유지시 SnBi의 용융에 의해 Si 기판과 Ni 캡 구조물 사이의 debonding이 가능하였다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.128-132
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• 2003

무전해 Ni-P UBM과 3가지 경우의 무연 솔더간의 계면연구를 통해 Bi가 솔더의 합금원소로 들어감에 따라 계면반응에 어떠한 영향을 줄 수 있는 가를 연구했다. 3가지 다른 무연 솔더는 Bi가 각각 $0wt\%,\;4.8wt\%,\;58wt\%$들어간 Sn3.5Ag, Sn3.5Ag4.8Bi, Sn58Bi 이다. reflow를 수행한 후에 세 가지 솔더에서 나타나는 계면에서의 IMC는 $Ni_3Sn_4$로서 어떤 다른 솔더도 Bi를 함유한 IMC가 계면에선 관찰되지 않았다. 다만 SnAgBi 솔더의 경우 특이하게 솔더내에서 침상의 $Ni_3Sn_4$가 reflow후에 관찰되었다. 또한 반응속도의 척도가 되는 Ni-P UBM소모속도를 비교해 보면 reflow후의 SnAg와 SnAgBi의 경우에는 비슷하나 SnBi의 경우에는 알서 두 솔더에 비해 눈에 띠게 느림을 관찰하였다. 이러한 Ni-P UBM의 소모경향을 Bi의 함량, 그에 따른 Sn의 상대적인 함량의 관점에서 고찰하고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.97-103
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• 2014

다양한 무연솔더합금 가운데 Sn-58Bi solder는 저융점이며 상대적으로 높은 인장강도를 갖고 있지만 취성적이라는 단점을 갖고 있다. 이러한 Sn-58Bi 솔더의 기계적 강도를 보완하기 위해 epoxy를 함유한 Sn-58Bi 솔더가 연구되어져왔다. 본 연구는 Sn-58Bi 솔더와 Sn-58Bi 에폭시 복합솔더를 이용하여 PCB 기판에 접합한 후, 시효처리에 따른 솔더/기판 계면 미세구조와 기계적 특성변화를 연구하였다. OSP 표면처리된 PCB 기판에 솔더볼을 형성 한 후 85, 95, 105, $115^{\circ}C$에서 100~1000 시간동안 시효처리하였으며, 기계적 특성평가로 저속전단시험을 진행하였다. 시효 처리 시간 및 온도의 증가에 따라 Cu6Sn5 금속간화합물층은 성장하였으며 Sn-58Bi 솔더 금속간화합물층이 Sn-58Bi 에폭시 복합솔더보다 두꺼웠다. 전단시험 결과, Sn-58Bi 에폭시 복합솔더가 Sn-58Bi 솔더보다 약 2배 높은 전단강도 값을 나타냈으며 시효시간이 증가할수록 전단강도 값은 감소하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.163-169
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• 2019

전자제품에서 사용되던 Sn-Pb계 솔더합금은 RoHS, WEEE, REACH 등의 환경규제에 의해 무연솔더합금(Pb free solder alloy)으로 빠르게 대체되고 있다. 그 중에서도 Sn58%Bi(in wt.%) 합금은 융점이 낮고 Sn-Pb계 합금에 비해 기계적특성이 우수하여, 전자제품 솔더합금으로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 Sn58%Bi 솔더합금은 구성 원소인 Bi의 취성으로 인해 기계적인 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 함량의 Sn-MWCNT (multiwalled carbon nanotube) 입자를 첨가한 Sn58%Bi 복합솔더를 제조한 후, OSP처리된 FR-4 기판 및 FR-4 컴포넌트를 리플로우(reflow) 횟수를 1회부터 7회까지 진행하였다. 접합시편의 접합강도 및 파괴에너지는 전단시험(die shear test)을 통해 측정하였고, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 미세조직 및 파괴모드를 분석하였다. Sn-MWCNT 첨가에 의해 Sn58%Bi 복합솔더 접합부에서 조직 미세화가 관찰되었고, 함량이 0.1 wt.%일때 접합강도와 파괴에너지는 각각 20.4%, 15.4% 만큼 증가하였다. 또한 파단면에서 연성파괴(ductile failure) 영역이 관찰되었으며, F-x(force-displacement to failure) 그래프를 통해 Sn-MWCNT의 첨가가 복합솔더의 연성(ductility)을 증가시킨 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제35권1호
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• pp.11-16
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• 2002

As environmental concerns increasing, the electronics industry is focusing more attention on lead free solder alternatives. In this research, we have researched wettability of intermediate solder of Sn3Ag9Bi5In, which include In and Bi and has similar melting temperature to Sn37Pb eutectic solder. We investigated the wetting property of Sn3Ag9Bi5In. To estimate wettability of Sn3Ag9Bi5In solder on various substrates, the wettability of Sn3Ag9Bi5In solder on high-pure Cu-coupon was measured. Cu-coupon that plated Sn, Ni and Au/Ni and Si-wafer adsorbed Ni/Cu under bump metallurgy on one side. As a result, the wetting property of Sn3Ag9Bi5In solder is a little better than that of Sn37Pb and Sn3.5Ag.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권3호
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• pp.43-47
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• 2001

Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더는 중온계 무연솔더의 하나로서 개발되었다. In함유 솔더는 고가이지만, 솔더의 융점은 Sn-Ag-Cu 합금계보다 낮다. 본 연구에서 사용된 Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 용융범위는 188~$204^{\circ}C$ 사이이다. 본 연구에서는 Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 무연솔더로서의 적용가능성을 조사하기 위하여 솔더의 젖음특성을 평가하였다. Sn-3Ag-8Bi-5In 솔더의 젖음성을 기존 솔더 및 다른 무연솔더와 비교하기 위하여 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag 공정솔더의 젖음특성도 조사하였다. 실험결과 영점시간과 젖음시간은 Sn-3Ag-8Bi-5In솔더의 경우 $240^{\circ}C$에서 각각 1.1, 2.2 초로서 Sn-37Pb 및 Sn-3.5Ag 무연솔더에 비하여 비슷하거나 다소 우수하였다. 또한, Sn-3Ag-8Bi-5In의 평형젖음력은 $240^{\circ}C$에서 5.8 mN으로 Sn-37Pb 솔더보다 낮고 Sn-3.5Ag 솔더보다 높았다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권3호
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• pp.148-156
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• 1998

The purpose of this study is to investigate the characteristics of Pb-Free Sn-2%Ag-Bi solder alloys. The solder alloys used in this study is Sn-2%Ag-(3,5,7,9%) Bi It is examined that their properties such as melting range, wettability, microstructure, microhardness, and tensile property. The addition of Bi(3,5,7,9%) lowered the melting point of the solder and the melting range was 196~203$^{\circ}C$. The wettability of the solder as equal to that of Sn-37% Pb solder. The morphology of structure did not change largely by addition of Bi. But the structure of cellular dendrite of linear type displayed. The tensile strength of the solder was superior to that of Sn-37%Pb solder. But the elongation was inferior to that of Sn-37%Pb solder. The hardness of Sn-2%Ag solder was tow times and that of Sn-2%Ag-Bi solder was three times of that in Sn-37%Pb solder. But the effect of increment of Bi content did not change largely.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.133-137
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• 2003

The effect of Bi additions to the eutectic Sn-3.5Ag solder alloy on the growth kinetics of the intermetallic compound (IMC) layers during solid-state aging of Sn-Ag-Bi/Cu solder joints has been Investigated. The Bi additions enhanced the growth rate of the total IMC layer comprising of $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$ sublayers. This enhanced IMC growth rate was primarily due to the rapid increase In the growth rate of $Cu_6Sn_5$ sublayer. The growth rate of $Cu_3Sn$ sublayers was little influenced and appeared to be retarded by the Bi additions. The observed growth behavior of $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$ sublayers could be understood if the interfacial reaction barrier at the $Cu_6Sn_5/solder$ interface were reduced by the segregation of Bi at the interface.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.481-486
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• 2002

We have investigated the effects of plating materials for Cu lead (Sn-lOPb, AwPdJNi, Sn-3.5Ag, Sn-3Bi and Sn-0.7Cu) on properties of QFP joints using a Sn-8Zn-3Bi solder. The results were compared with the joints using Sn-3. 5Ag-0. 7Cu and Sn-37Pb solders. As a result, the joints with the Sn-3.5Ag, Sn-3Bi and Sn-0.7Cu plated Cu lead had the reliability comparable to those of the Sn-3.5Ag-0.7Cu and Sn-37Pb soldered joints with respect to the joint strength after the high temperature holding tests at 348K to 423k. In particular, the joint with the Sn-3.5Ag plated Cu lead had the best reliability. This is caused by the low growth rate of a Cu-Sn interfacial reaction layer that degrades the joint strength of the soldered joints. Consequently, the Sn-3.5Ag plating was found to be most feasible plating for the Sn-8Zn-3Bi soldered joint.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 춘계 기술심포지움 논문집
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• pp.98-103
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• 2002

BGA(Ball Grid Array) 패키지의 솔더볼 패드 중의 하나인 Au/Ni-Co/Cu 금속층 위에 Bi가 첨가된 Sn-3.5Ag-$\chi$Bi 솔더볼을 리플로우시켰다. 리플로우한 후 130 $^{\circ}C$에서 열처리함에 따른 계면상 및 솔더 내부의 상변화를 관찰하였다. 계면에는 (Ni,Co)$_3$Sn$_4$외에 (Au,Ni,Co,Bi)Sn$_4$가 생성되었음을 관찰할 수 있었고, 솔더 내부에는 (Au,Ni,Co,Bi)SH$_4$, Ag$_3$Sn, Bi 상이 혼재되어 있었다. Nano-indentation에 의한 경도 측정 결과, Bi 함량 증가에 따라 경도는 증가하였으나, 볼전단(Ball Shear) 테스트 결과는 Bi가 증가됨에 따라 오히려 볼전단 강도값이 감소하였다. 이는 파면 검사 결과, 파괴 경로가 주로 계면의 금속간 화합물과 솔더 사이에서 진행함에 기인한 것이다. 솔더 내부의 파괴 경로를 가진 2.5Bi가 가장 우수한 볼전단 강도값을 나타내었는데, 이는 솔더내의 Bi의 고용강화에 기인한 것으로 보인다.