In this paper, electrical properties of photovoltaic module have been observed for 5 years and found to drop around 5 to 25 %. Element technologies which are critical to electrical loss were therefore examined and dark I-V curve were observed with different soldering conditions. From the results, series resistance decreased with the decrease of contact resistance regardless of temperature conditions.
눈부신 전자산업의 발달로 대부분의 전자제품이 다기능/경박단소화 되고 있어, 고밀도 실장 기술인 양면 표면실장과 고집적 패키징 기술인 패키지 적층 공정의 적용이 점차 확대되고 있다. 따라서 양면 표면실장 및 패키지 적층 공정에 사용되는 저온 접합용 무연 솔더 즉, $183^{\circ}C$(Sn-37Pb 공정 솔더 융점) 이하의 융점을 가지는 저온 무연 솔더에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 미세피치 적용 분야에 있어 ACF/P를 이용한 COG 접속 분야 외에도 최근 저온 접합용 무연 솔더를 이용한 접속 분야가 각광을 받고 있다. 따라서, 접속피치 미세화에 대응하기 위해 스크린 인쇄성을 향상시킬 수 있는 저온 무연 솔더 paste 제조 및 공정 기술의 개발이 필요한 실정이다. 현재 대표적인 저온 무연 솔더 조성은 Sn-Bi계($138^{\circ}C$ 융점)와 Sn-In계($120^{\circ}C$ 융점)이다. 하지만, 이들 조성의 신뢰성 등에 있어 개선의 여지가 있으므로 이를 해결하기 위한 무연솔더 조성의 개발이 필요하다. 이와 같은 관점에서, 본 연구는 $137^{\circ}C$의 융점을 갖는 Sn-57.6Ag-0.4Ag 저온 무연 솔더 paste를 $217^{\circ}C$의 융점을 갖는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더 paste와 비교하여 인쇄성, reflow 특성, void inspection, 미세조직 관찰 및 underfill 적용 등의 실험을 실시하였다.
Generally, the polymer thick-film resistors for embedded organic or hybrid substrate are patterned by screen printing so that the accuracy of resistor pattern is not good and the tolerance of resistance is too high(${\pm}$20~30%). To reform these demerits, a method using Fodel$^{(R)}$ technology, which is the patterning method using a photosensitive resin to be developable by aqueous alkali-solution as a base polymer for thick-film pastes, was recently incorporated for the patterning of thermosetting thick-film resistor paste. Alkali-solution developable photosensitive resin system has a merit that the precise patterns can be obtained by UV exposure and aqueous development, so the essential point is to get the composition similar to PSR(photo solder resist) used for PCB process. In present research, we made the photopatternable resistor pastes using 8 kinds of epoxy acrylates and a conductive carbonblack (CDX-7055 Ultra), evaluated their developing performance, and then measured the resistance after final curing. To become developable by alkali-solution, epoxy acrylate oligomers with carboxyl group were prepared. Test coupons were fabricated by patterning copper foil on FR-4 CCL board, plating Ni/Au on the patterned copper electrode, applying the resistor paste on the board, exposing the applied paste to UV through Cr mask with resistor patterns, developing the exposed paste with aqueous alkali-solution (1wt% $Na_2CO_3$), drying the patterned paste at $80^{\circ}C$ oven, and then curing it at $200^{\circ}C$ during 1 hour. As a result, some test compositions couldn't be developed according to the kind of oligomer and, in the developed compositions, the measured resistance showed different results depending on the paste compositions though they had the same amount of carbonblack.
We researched about a bulk metallic glass system as an additive to an Ag paste for high temperature thermoelectric modules. Bulk metallic glass (BMG) ribbons were produced by using a rapid solidification process (RSP) under a cooling rate condition higher than $10^{\circ}C/sec$. We investigated BMG characteristics of the ribbons by means of x-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC) in order to evaluate the glass transition temperature ($T_g$) and the recrystallization temperature ($T_x$) lower than $400^{\circ}C$. A milling process was also developed to apply the BMG ribbons to a commercial Al paste as an additive for lower sintering temperature.
본 연구에서는 그래핀 산화(graphene oxide, GO) 분말 복합 Sn-3.0Ag-0.5Cu(in wt.%) 솔더페이스트를 이용한 플렉시블 기판과 SOP(small outline package) 사이의 솔더 접합부의 굽힘 신뢰성 향상에 관한 새로운 접근을 제안하였다. 솔더페이스트에 GO의 첨가는 녹는점에 약간의 영향을 미치었으나 그 차이는 미미한 것으로 나타났다. 한편, GO의 첨가는 리플로우 공정 동안 솔더 접합부의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장과 두께를 억제 할 수 있음을 확인하였다. 더욱이 접합부의 신뢰성에 미치는 영향을 살펴보고자 반복 굽힘 시험을 진행하였으며 GO 분말의 첨가로 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상 시킬 수 있었다. 0.2 wt.%의 GO가 첨가된 솔더 접합부의 경우 GO가 첨가되지 않은 경우에 비하여 굽힘 수명은 20% 가량 증가하는 것으로 나타났다. GO가 첨가된 경우 솔더 접합부의 인장 강도와 연성이 증가하게 나타났는데 이러한 GO 첨가에 의한 기계적 특성 향상이 솔더 접합부의 반복 굽힘 신뢰성 향상에 기여한 것으로 추측된다.
본 연구에서는 용융온도가 중온계 무연 솔더인 Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)와 저온계 무연 솔더인 Sn-57Bi-1Ag를 사용하여 형성된 복합 무연 솔더 접합부의 특성에 대하여 보고 하였다. SAC305 솔더볼이 형성된 ball grid array(BGA) 패키지와 Sn-57Bi-1Ag 솔더 페이스트가 도포된 flame retardant-4(FR-4) 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)을 리플로우 솔더링 공정을 이용하여 복합 무연 솔더 접합부를 형성 하였다. 공정 온도 프로파일을 두 가지 형태로 달리하여 리플로우 솔더링 공정을 진행하였으며 리플로우 솔더링 공정 조건에 따른 계면 반응, 금속간화합물(intermetallic compound, IMC)의 형성, Bi의 확산 거동 등 복합 무연 솔더 접합부 계면 특성을 비교 분석 하였다. 또한, 열 충격 시험을 통하여 리플로우 솔더링 공정에 따른 복합 무연 솔더 접합부의 신뢰성 특성을 비교하고 열 충격 시험 전후 전단 시험을 진행하여 접합부의 기계적 특성 변화를 분석하였다.
표면실장 공법을 통해 CSP 패키지를 보드에 실장 하는데 있어 무연솔더 접합부의 신뢰성에 영향을 미치는 인자 중 가장 중요한 것은 접합부에 형성되는 IMC (Intermetallic compound, 금속간화합물)인 것으로 알려져 있다. 접합부의 칩 부분에는 솔더와 칩의 UBM (Under bump metalization)이 접합하여 IMC가 형성되나, 보드 부분에는 솔더와 보드의 UBM 뿐만 아니라 그 사이에 솔더 페이스트가 함께 접합되어 IMC가 형성된다. 본 연구에서는 패키지의 신뢰성 연구를 위해 솔더 페이스트의 유무 및 두께에 따른 무연 솔더 접합부의 미세조직의 변화를 분석하였다. 본 실험에서는 Sn-3.0(Wt.%)Ag-0.5Cu 조성과 본 연구진에 의해 개발된 Sn-Ag-Cu-In 조성의 직경 $450{\mu}m$ 솔더 볼을 사용하였으며, 솔더 페이스트는 상용 Sn-3.0Ag-0.5Cu (ALPHA OM-325)를 사용하였다. 칩은 ENIG (Electroless nickel immersion gold) finish pad가 형성된 CSP (Chip scale package)를, 보드는 OSP (Organic solderability preservative)/Cu finish pad가 형성된 것을 사용하였다. 실험 방법은 보드를 솔더 페이스트 없이 플라즈마 처리 한 것, 솔더 페이스트를 $30{\mu}m$ 두께로 인쇄한 것, $120{\mu}m$의 두께로 인쇄한 것, 이렇게 3가지 조건으로 준비한 후, 솔더 볼이 bumping된 칩을 mounting하여, $242^{\circ}C$의 peak 온도 조건의 oven(1809UL, Heller)에서 reflow를 실시하여 패키지를 형성하였다. 이후 시편은 정밀 연마한 후, OM(Optical Microscopic)과 SEM(scanning electron microscope) 및 EDS(energy dispersive spectroscope)를 사용하여 솔더 접합부 IMC의 미세조직을 관찰, 분석하였다.
A soldering temperature of ($235{\pm}3$) $^{\circ}C$ is described in ISO 9455-15 for the copper corrosion test. However, this temperature is not suitable for performing lead-free solder pastes. We evaluated the compatibility of a lead-free solder paste in the experimental conditions of (Liquidus temperature + ($35{\pm}3$)) $^{\circ}C$. Based on the results after a Cu corrosion test, a proper temperature for Pb-free soldering was (melting point+($35{\pm}3$)) $^{\circ}C$. Criteria used to evaluate corrosion due to discoloration of flux residue is described in ISO 9455-15, but a more quantitative evaluation standard is needed. In this study, experimental error level was estimated by analyzing flux residue after a corrosion test for 72, 500 hours of specimens using EDS analysis with acceleration voltage. It was determined that the copper area at the flux residue boundary is suitable for the EDS analysis area.
An electro-plating technology on a cured isotropic conductive pattern with a hybrid Cu paste composed of resin matrix, copper, and solder powders has been developed. In a conventional technology, Ag paste was used to perform a conductive pattern on a PCB or silicon substrate. From previous research, the electrical conductive mechanism and principle of the hybrid Cu paste were concisely investigated. The isotropic conductive pattern on the PCB substrate was performed using screen-printing technology. The optimum electro-plating condition was experimentally determined by processing parameters such as the metal content of the hybrid Cu paste, applied current density, and time for the electroplating in the plating bath. The surfaces and cross-sections were observed using optical and SEM photographs. In conclusion, the optimized processing conditions for Cu electro-plating technology on the conductive pattern were a current density of $40mA/cm^2$ and a plating time of 20min on the hybrid Cu paste with a metal content of 44 vol.%. More details of the mechanical properties and processing conditions will be investigated in further research.
Sn-Pb계 유연 솔더는 오랜 기간동안 전자기기의 가장 유효한 접합재료로 사용되어 왔다 그러나, 근년. 솔더를 사용한 전자기기의 폐기 시에 산성비에 의해 솔더중에 함유된 납(Pb) 성분이 용출되어 지하수를 오염시키고 이것이 인체에 흡수되면 지능저하, 생식기능저하 등 인체에 해를 미치는 환경오염 물질로 지적되고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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