• Journal of Welding and Joining
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• 제16권3호
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• pp.157-166
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• 1998

Recently as environmental pollution caused by Pb has posed a serious threat to the global environment, the trend to regulate the usage of Pb in electronic industry is one the rise. Currently, the solder alloy with high Pb content, Sn-37%Pb, is utilized in the electronic assembly therefore, the objective of this study is to develop an alternative solder alloy for the existing Sn-37%Pb solder alloy. First thing, this work choosed Sn-5%Pb-1.5%Ag, Sn-5%Pb-1.5%Ag-x%Bi(x=1~5%) for candidate solder alloys, and examined their properties such as melting range, wettability, microhardness, tensile property, oxidation behavior and microstructure. Wettability was on the same level of Sn-37%Pb. Dissolution of Pb ion in Sn-5%Pb solder was 0.46ppm. This solder alloy revealed cellular dendrite microstructure $\beta$-Sn matrix, Pb-rich phase, Ag/Sn, and Cu/Sn Intermetallic compounds. The range of solidification temperature was within 3$0^{\circ}C$. Also these alloy displayed higher tensile strength and lower elongation than Sn-37%Pb. The resistance of oxidation in Sn-5%Pb-1.5%Ag solder alloy was superior to that of Sn-37%Pb solder alloy. But that of Sn-5%Pb-1.5%Ag-5%Bi solder alloy was equal to that of Sn-37%Pb solder alloy.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제54권2호
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• pp.22-37
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• 2021

풍탁은 한국, 중국, 일본에서 오랜 기간 사용되고 있는 불교 장엄구이다. 하지만 풍탁은 제작 시기를 추정하는 데 어려움이 있으며 유물의 수가 많지 않아 기초연구가 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 미술사적 연구를 참고하여 논산 관촉사 석조미륵보살입상의 보개에 장식되어 있는 청동풍탁 8점을 형태학적으로 분류하였으며, 이에 따른 제작 기법 및 제작 시기에 대하여 과학적으로 규명하였다. 연구 결과를 종합해볼 때 보개의 위치에 따라 관촉사 석조미륵보살입상 청동풍탁은 형태 및 제작 기법의 특징이 나타났다. 대형인 하부 보개 청동풍탁 4점은 Cu-Sn-Pb 삼원계 합금을 주조 기법으로 제작하였으며, 서산 출토 동제풍탁과 형태가 매우 흡사하여 고려 전기에 조성된 것으로 확인된다. 중형인 상부 보개 북측 청동풍탁 2점은 Cu-Sn 또는 Cu-Sn-Pb 합금을 단조 기법으로 제작하였으며, 고려 후기~조선시대에 나타나는 원통형 풍탁과 형태가 유사하다. 소형인 상부 보개 남측 청동풍탁 2점은 미량의 아연(Zn)이 존재하는 것으로 판단되는 Cu-Sn-Pb 삼원계 합금을 주조 기법으로 제작하였으며, 합금 성분 및 치게의 형태 등을 통해 조선 후기에 제작된 것으로 보인다. 미세조직 관찰 및 성분 분석을 통해 하부 보개 청동풍탁 2점은 Cu:Sn:Pb≒80:15:5의 합금비를 지닌 삼원계 합금을 주조 후 서냉하여 제작하였음을 알 수 있다. 상부 보개 동북측 청동풍탁은 방짜유기와 유사한 합금비인 Cu-Sn 이원계 합금을 소재로 단조 기법으로 제작된 것으로 확인된다. 이를 국내 풍탁의 선행 연구와 비교·분석한 결과, 하부 보개 동측 청동풍탁 2점은 타명기에 적합한 주석 함유량을 지닌 고려시대에 제작된 강진 월남사지 출토 금동풍탁의 합금 조성비와 유사하게 확인된다. 방짜유기와 유사한 합금비를 지닌 상부 보개 동북측 청동풍탁은 현재까지 연구된 풍탁 중 유일하게 단조 기법으로 제작된 사례이다. 본 연구를 통해 풍탁의 제작 시기를 형태학적 특징으로 구분하는 데 있어 과학적인 근거를 통해 보다 명확하게 구분할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.

• 열처리공학회지
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• 제26권5호
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• pp.225-232
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• 2013

The influence of aging treatment, addition elements and rolling reduction ratio on the microstructure, mechanical, electrical and bendability properties of Cu-Ni-Si-P-x (x = Fe, Sn, Zn) alloys for connector material application was investigated. SEM/EDS analysis exhibited that Ni2-Si precipitates with a size of 20~100 nm were distributed in grains. Fe, Sn, Zn elemnets in Cu-Ni-Si-P alloy imporved the mechanical strength but it was not favor in increasing of electrical conductivity. As higher final rolling reduction ratio, the strength and electrical conductivity is increased after aging treatment, but it indicated excellent bendability. Especially, Cu-2Ni-0.4Si-0.5Sn-0.1Fe-0.03P alloy show the tensile strength value of 700MPa and the electrical conductivity was observed to reach a maximum of 40%IACS. It is optimal for lead frame and connector.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.235-237
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• 2007

In this paper, fabrication of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bumping having accurate composition and behavior of intermetallic compounds(IMCs) growth at interface between Sn-Ag-Cu bumps and Cu substrate were studied. The ternary alloy of the Sn-3.0Ag-0.5Cu solder was made by two binary(Sn-Cu, Sn-Ag) electroplating on Cu pad. For the manufacturing of the micro-bumps, photo-lithography and reflow process were carried out. After reflow process, the micro-bumps were aged at $150^{\circ}C$ during 1 hr to 500 hrs to observe behavior of IMCs growth at interface. As a different of Cu contents(0.5 or 2wt%) at Sn-Cu layer, behavior of IMCs was estimated. The interface were observed by FE-SEM and TEM for estimating of their each IMCs volume ratio and crystallographic-structure, respectively. From the results, it was found that the thickness of $Cu_3Sn$ layer formed at Sn-2.0Cu was thinner than the thickness of that layer be formed Sn-0.5Cu. After aging treatment $Cu_3Sn$ was formed at Sn-0.5Cu layer far thinner.

• 한국주조공학회지
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• 제21권4호
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• pp.239-245
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• 2001

Microstructure and mechanical properties of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi system solders on Cu-substrate were studied. The Sn3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy was designed by phase diagram and chemical properties and was prepared by melting in argon atmosphere. The mechanical properties of solder/Cu joints were examined by shear strength test, and also creep test. The microstructure of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy consists of Bi-rich phase and $Ag_3Sn$ precipitate in {\beta}-Sn$ matrix phase. The shear strength of the joint was decreased with aging treatment. Crack path under shear test was through the solder. Similar crack path change mode was observed at the creep test of solder/Cu joint. The creep behavior of Sn-3.1 wt.%Ag-6.9 wt.%Bi alloy represented the inverse primary creep behavior at all test condition. It is suggested that the inverse primary creep behavior is induced from Bi solute atoms in Sn-matrix. The creep resistance of Sn-3.1Ag-6.9Bi alloy is better than that of Sn-3.5 wt.%Ag alloy at all test conditions.

• 열처리공학회지
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• 제17권1호
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• pp.2-9
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• 2004

This study has examined the metallurgical microstructures and alloy compositions of 3 bronze artifacts, a vessel, a spoon and a chopstick, manufactured in the Koryo Dynasty. The results show that they were made from Cu-Sn alloys whose Sn content ranges from 22 to 24% by weight. It is of significant importance to find that they were all given special thermo-mechanical treatments during their manufacturing. It has been found that the Koryo bronze workers were well aware of the mechanical properties of ${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$ and ${\delta}$ phases that appear in the Cu-Sn alloys. Knowing how to promote or suppress the formation of each phase, they were able to find proper alloy compositions and temperatures for the high Sn alloys to be successfully forged. The present study will detail the Koryo bronze technology as estimated from the microstructures of the 3 bronze artifacts. The results of the reproduction experiments with Cu-24%Sn will also be presented to explain how the microstructures develop and to estimate the mechanical properties of each phase.

• Journal of Welding and Joining
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• 제33권3호
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• pp.19-24
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• 2015

Joint properties of electric control unit (ECU) module using Sn-Cu-(X)Al(Si) lead-free solder alloy were investigated for automotive electronics module. In this study, Sn-0.5Cu-0.01Al(Si) and Sn-0.5Cu-0.03Al(Si) (wt.%) lead-free alloys were fabricated as bar type by doped various weight percentages (0.01 and 0.03 wt.%) of Al(Si) alloy to Sn-0.5Cu. After fabrications of lead-free alloys, the ball-type solder alloys with a diameter of 450 um were made by rolling and punching. The melting temperatures of 0.01Al(Si) and 0.03Al(Si) were 230.2 and $230.8^{\circ}C$, respectively. To evaluation of properties of solder joint, test printed circuit board (PCB) finished with organic solderability perseveration (OSP) on Cu pad. The ball-type solders were attached to test PCB with flux and reflowed for formation of solder joint. The maximum temperature of reflow was $260^{\circ}C$ for 50s above melting temperature. And then, we measured spreadability and shear strength of two Al(Si) solder materials compared to Sn-0.7Cu solder material used in industry. And also, microstructures in solder and intermetallic compounds (IMCs) were observed. Moreover, thickness and grain size of $Cu_6Sn_5$ IMC were measured and then compared with Sn-0.7Cu. With increasing the amounts of Al(Si), the $Cu_6Sn_5$ thickness was decreased. These results show the addition of Al(Si) could suppress IMC growth and improve the reliability of solder joint.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2007년 추계학술발표대회 개요집
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• pp.211-214
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• 2007

Sn-0.3Ag-0.7Cu 조성의 젖음 특성과 반응 특성을 Sn-1.0Ag-0.5Cu 및 Sn-3.0Ag-0.5Cu 합금의 결과와 비교, 분석하였다. 또한 Sn-0.3Ag-0.7Cu 조성의 용융 및 응고 특성을 DSC로 측정하고, 인장시험을 통한 stress-strain curve를 관찰하였다. 아울러 할로겐 함유량이 많은 플럭스를 사용하여 Sn-0.3Ag-0.7Cu 조성의 젖음 특성을 향상 시킬 수 있는지를 조사하였으며, Sn-0.3Ag-0.7Cu 조성에 미량의 In을 첨가하여 젖음 특성의 개선 정도를 분석하였다. 그 결과 할로겐 함유량이 높은 플럭스를 사용한 경우보다 미량의 In을 첨가한 경우에서 wettability의 향상을 보다 효과적으로 유도할 수 있음을 관찰할 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제35권5호
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• pp.508-517
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• 2019

본 연구는 청동 정문경 제작공정 재현과정에서 생산된 합금 및 부산물을 대상으로 자연과학적 분석을 실시하였다. 재현실험의 합금비율은 국보 제141호 정문경에 대한 분석결과(Cu 61.7%, Sn 32.3%, Pb 5.5%)를 바탕으로 하였다. 사용된 원료에 대한 X-선 형광분석 결과, 구리는 Cu 98.9 wt%, 주석은 Sn 99.0 wt%, 납은 Pb 70.2 wt%, Sn 21.8 wt%로 확인되었다. 합금 용융 시주석과 납의 기화량을 감안하여 Sn, Pb은 5 wt%씩 더 첨가하였다. 1차 재현실험 결과는 Cu 58.8 wt%, Sn 36.9 wt%, Pb 4.4 wt%, 2차 재현실험 결과는 Cu 58.7 wt%, Sn 35.9 wt%, Pb 5.5 wt%로 확인되었다. 성분조성은 Cu와 Sn에서 약 3 wt%씩 차이를 보였으며, 미세조직은 주로 δ상이 관찰되어 선행연구와 유사한 양상을 나타내었다. 본 연구를 통해 향후 고대 청동거울의 재료학적 특성 규명에 있어 기초자료로 활용되었으면 한다.

• 한국재료학회지
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• 제9권10호
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• pp.1018-1024
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• 1999

Sn-3.5Ag 무연합금을 Cu 및 Alloy42 리드프레임에 납땜접합 (solder joint)하고 미세조직, 젖음성, 전단강도, 시효효과를 측정하여 비교하였다. Cu의 경우, 땜납의 Sn기지상안에 Ag(sub)3Sn과 Cu(sub)6Sn(sub)5상이, 그리고 땜납/리드프레임의 경계면에서는 1∼2㎛ 두께의 Cu(sub)6Sn(sub)5상이 형성되었다. Alloy42의 경우, 기지상내에 있는 낮은 밀도의 Ag(sub)3Sn상만이, 그리고 계면에는 0.5∼1.5㎛ 두께의 FeSn(sub)2이 형성되었다. 한편, Cu에 비해 Alloy42 리드프레임에서 퍼짐면적은 크고 접촉각은 작아 더 우수한 젖음성을 나타내었으나, 전단강도는 35%, 연신율은 75%로 낮았다. 180℃에서 1주일간 시효처리 후, Cu 리드프레임에는 계면에 η-Cu(sub)6Sn(sub)5 층외에 ξ-Cu(sub)3Sn층이 성장하였고, Alloy42 리드프레임에는 기지상내에 Ag(sub)3Sn이 구형으로 조대하게 성장하였고, 계면에는 FeSn(sub)2층만이 약 1.5㎛로 성장하였다.