• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.22-28
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• 2017

이차전지온도퓨즈시스템에 In-Bi-Sn계 저온가용합금 박판이 사용되고 있다. 본 연구에서는 온도퓨즈시스템에 사용될 수 있는 적절한 조성을 갖는 In-Bi-Sn계 합금을 용융하고 테이프캐스팅공정에 의하여 박판으로 제조하여 온도퓨즈용 저온가용합금 박판소재로 활용하는 가능성을 조사하였다. In-Bi-Sn계 용융합금은 기존의 박판제조공정보다 단순하고 생산성이 향상된 테이프캐스팅공정을 사용하여 박판화가 가능하다. 테이프캐스팅공정을 사용하여 얻은 62.5 wt%-In 20.0 wt%-Bi 17.5 wt%-Sn(융점 $92.4^{\circ}C$) 합금박판으로 휴대폰용 온도퓨즈시스템을 구성하여 $95^{\circ}C$에서 용락되는 기능이 나타남을 확인하였다. 이러한 공정은 폐In-Bi-Sn계 합금스크랩 처리에도 적용하여 합금조성과 박판두께를 적절히 조정하면 온도퓨즈시스템 가용합금 박판소재로 재활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제18권6호
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• pp.42-47
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• 2000

The object of this study is to estimate Sn-Ag-Bi-Ga solder alloy as a substitute for Sn-37Pb alloy. For Sn-Ag-Bi-Ga alloys, Ag, Bi and Ga contents are varied. (Ag : 1~5%, Ga : 3%, Bi : 3~6%) Comparing to Sn-37Pb alloy Sn-Ag-Bi-Ga alloys have wider melting temperature range up to max. $18.7^{\circ}C$. With increasing Ag, Bi contents, the wettability of the alloys increased up to max. 6.6 mN. The vickers hardness of the alloys was max. 46.4 Hv. The ultimate tensile stress of the alloys was max. 60.3 MPa and the elongation was max. 1.2%. The joint strength between circuit board and solder was max. 55.5 N and the joint strength between connector and solder was max. 176.1 N. There were no cracks in this alloys after thermal shock test.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권1호
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• pp.21-28
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• 2002

Sn-Cu-Ni계 솔더 합금에 소량의 Bi와 In을 첨가하여 새로운 무연솔더 합금 개발을 진행하였다. Sn-0.7%(Cu+Ni)에 2~5% Bi. 2~10% In을 첨가하여 각각의 열적, 전기적, 기계적 특성을 평가하였다. 솔더합금의 융점은 200~$222^{\circ}C$, 응고온도범위는 20~$37^{\circ}C$로 중.고온계 솔더로서 적용이 가능하다. 실험 조성별 솔더 합금중 실용적, 경제적인 면을 고려하여 Sn-0.7%(Cu+Ni)-3.5%Bi-2%In이 최적의 합금 조성으로 판단된다. 이 합금은 융점이 $220^{\circ}C$정도이며 응고범위는 $25^{\circ}C$, 강도 면에서는 타 합금에 비해 상당히 우수한 값을 나타내었으며 연신율은 비교적 낮은 값을 나타내었다. 다른 기계적, 전기적 특성은 타 솔더 합금과 유사하거나 우수한 편이었으며 젖음특성도 양호하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1997년도 한국재료학회 춘계학술발표회
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• pp.87-87
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• 1997

• 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.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.47-52
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• 2005

전세계 전자패키지 산업에서 납(Pb) 사용에 대한 환경규제 움직임이 본격화되고 있어 새로운 무연솔더의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 게다가 무연솔더의 신뢰성에 대한정보가 아직까지 많이 부족한 실정이다 무연솔더의 신뢰성에 영향을 줄수 있는 것 중의 하나가 Sn pest라고 알려진 동소체 변태이다. Sn pest가 형성될 때 동반되는 부피의 증가는 솔더 조인트의 신뢰성을 저하시킨다. 이미 보고된 바에 따르면, Sn 고용도가 있는 원소(Pb, Bi, Sb)들을 첨가시킬 경우 Sn pest가 효과적으로 억제된다. 그러나 Sn pest를 억제하는 합금에 대한 기계적인 특성에 연구가 거의 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 Sn과 Sn-0.7Cu를 기반으로 하여 Bi, Sb을 첨가한 솔더 합금을 사용하여 lap shear크리프 실험을 하였다. 본 연구에서 사용한 합금들의 변형율은 전체적으로 Sn-3.5Ag를 기반으로 하는 합금들보다 높았다. 파괴까지 이르는 변형량은 Sn-0.5Bi가 가장 크고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금이 가장 작았는데 이러한 경향은 Sn-0.5Bi 합금의 파단면에 Sn globules이 길게 늘어나 있고 Sn-0.7Cu-0.5Sb 합금에서는 더 짧은 Sn globules 이 관찰되는 결과와 일치하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2003년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.37-39
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• 2003

• 한국표면공학회지
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• 제50권6호
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• pp.510-515
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• 2017

In this study, a transient liquid phase sintering (TLPS) process of Ag pastes mixed with a fusible metal alloy of Bi58Sn42 with the melting temperature of $138^{\circ}C$, was examined. After screen printing of the Ag pastes with and without Bi58Sn42 powders on polyimide (PI) substrates, the electrodes were heat-treated at different temperatures in the range between 150 and $300^{\circ}C$ for 60 min in air. Comparing the electrical conductivity of the Ag pastes with and without Bi58Sn42 alloy powder after the heat treatment, it was manifested that the low melting temperature alloy definitely played a major role in an increased conductivity when it is added into the Ag pastes by providing more electrical conduction paths between Ag particles. This can be explained by the fact that capillary force of the melts of Bi58Sn42 can contribute to the rearrangement of the Ag particles during the heat-treatment inducing better connectivity between the Ag particles.