• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.37-42
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• 2003

전자 패키징에 사용되는 솔더합금에 납을 함유됨으로써 인하여 야기되는 환경적 문제와 인체 유해성 때문에 Pb-Sn 합금계를 대체할 수 있는 새로운 무연 솔더 재료의 필요성이 대두되고 있다. 새로운 솔더합금의 개발에 있어서 솔더 조인트의 신뢰성이 가장 중요한 문제라고 할 수 있는데, 솔더 조인트의 신뢰성은 솔더와 기판 사이의 계면 반응 형태와 그 정도에 의해서 크게 영향을 받기 때문에 솔더와 기판 사이의 계면 현상에 관한 더 깊은 이해가 필요하게 된다 솔더링 동안 기판/솔더 계면에서 가장 먼저 생성되는 금속간 화합물의 상을 예측하기 위한 열역학적인 방법이 제안되었다. 계면 에너지와 석출 구동력의 함수로 표현되는 각각의 금속간 화합물에 대한 핵생성 활성화 에너지를 비교함으로써 활성화 에너지가 가장 낮은 금속간 화합물이 가장 먼저 생성된다고 예측하였다. 거기에 더해 에너지를 기반으로 한 계산을 통하여 솔더 조인트에서 금속간 화합물의 입자 형상을 설명하였다. 울퉁불퉁한 계면을 가진 금속간 화합물의 Jackson의 parameter 값은 2보다 작은 반면 평평한 입자의 경우 2보다 크게 된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제31권5호
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• pp.54-58
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• 2013

Joint properties of vehicle ECU (Electric Control Unit) module which was manufactured by using Sn-Cu-Cr-Ca alloy were investigated. A new solder which has a middle melting temperature about $231^{\circ}C$ was fabricated as the type of 300um solder ball and paste type. The prototype modules were made by reflow process and measured spreadability, wettability shear strength and estimated interface reaction. The spreadability of the alloy was about 84% from the measurement of contact angle of the solder ball and the wetting force was measured 2mN. The average shear strength of the module which was manufactured by using the solder paste, was 1.9 $kg/mm^2$. Also, the thickness of IMC(intermetallic compound) was evaluated with various aging temperature and time in order to understand Cr effect on Sn-0.7Cu solder. $Cu_6Sn_5$ IMC was formed between Cu pad and the solder alloy and the average thickness of the $Cu_6Sn_5$ IMC was measured about 4um and it was about 50% of thickness of $Cu_6Sn_5$ IMC in Sn-0.7Cu. It is expected to have a positive effect on reliability of the solder joint.

• International Journal of Korean Welding Society
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• 제4권1호
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• pp.61-66
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• 2004

In this paper, the effect of underfill packages was investigated by numerical approach and experimental test. Reliability improvement was the main issue in the package technology. BGA, CSP and small-sized packages, have problems due to concentration of the stress in solder joints. One of the latest technologies to overcome is underfill encapsulant. Mainly, it is noticed the effect of the underfill in the packages. The predicted thermal fatigue lifes are performed by Coffin-Manson's equation with ANSYS (v.5.62). Also, thermal cycle test during from 218K to 423K was included. Finally we could find that underfill greatly reduce the concentration stress in solder joint, thus the fatigue life was improved than without underfill.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권3호
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• pp.45-52
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• 2011

Flip Chip Ball Grid Array (FCBGA) 패키지의 솔더조인트 신뢰성을 평가하기 위한 방법으로는 다이 충격법, 다이 전단법, 3점 굽힘법, 열충격법 등이 활용된다. 본 연구에서는 솔더 접합부의 주요 고장메카니즘인 취성파괴를 확인하기 위한 방법으로 리플로우 상태, $85^{\circ}C$/85%RH 처리, $150^{\circ}C$/10hr 에이징의 처리한 후, 4가지 평가법으로 평가를 진행하여 파단모드를 분석하였다. 본 연구결과에서는 다이 충격법과 다이 전단법의 Good joint rate (GJR, %)는 리플로우 상태와 $85^{\circ}C$/85%RH처리에서 각각 89~91%와 100% 였으며, $150^{\circ}C$/10hr 에이징에서는 66%와 90%를 나타내었다. 3점 굽힘법과 열충격법의 GJR(%)는 3종류 샘플에서 모두 100%를 나타내어 변별력이 없었다. C4 솔더접합부의 신뢰성 평가법에 따른 GJR(%)의 변별력을 확인할 수 있는 방법은 die shock 과 die shear test였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.59-62
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• 2013

Plastic ball grid array (PBGA)에 대한 강력한 임의 진동에서의 신뢰성을 실험적으로 검증하였다. 실험시편을 만들기 위해 데이지 체인이 형성된 PCB에 칩을 실장시킨 후 그중 절반은 underfill 공정을 거쳤다. 임의 진동 프로파일은 인공위성 전자장비의 신뢰성 검증에서 사용되는 두 종류의 진동 수준, 즉 판정시험 (acceptance level) 및 합격시험(qualification level)을 사용하였으며 각각의 power spectrum density는 22.7 Grms와 32.1 Grms였다. 실험후 underfill과 관계없이 모든 샘플에서 솔더의 균열이 발생되지 않았으며, 차후 항공 및 우주용 전자장비를 대치할 수 있는 패키징 구조의 가능성을 보여 줬다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.33-37
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• 2008

Kirkendall void는 전해도금 Cu/Sn-Ag 솔더 접합부에서 형성되었으며 Cu 도금욕에 함유되는 첨가제에 의존한다. 첨가제로 사용된 SPS의 함량의 증가와 함께 $150^{\circ}C$에서 열처리 후 많은 양의 Kirkendall void가 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에 존재하였다. AES 분석은 void 표면에 S가 편석되어 있음을 보여주었다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면을 따라 파괴된 시편에서 Cu, Sn, S peak만 검출되었고 AES 깊이 프로파일에서 S는 급격하게 감소하였다. $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 S 편석은 계면에너지를 낮추고 Kirkendall void 핵생성을 위한 에너지장벽을 감소시킨다. 낙하충격시험은 SPS를 사용하여 도금된 Cu의 경우 Kirkendall void가 형성된 $Cu/Cu_3Sn$ 계면에서 파괴가 진행되고 급격하게 신뢰성이 감소됨을 보였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권7호
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• pp.919-926
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• 2002

In this study, the numerical prediction of the thermal fatigue lie? of a $\mu$BGA (Micro Ball Grid Array) solder joint was focused. Numerical method was performed using the three-dimensional finite element analysis for various solder alloys such as Sn-37%Pb, Sn-3.5%Ag, Sn-3.5%Ag-0.7%Cu and Sn-3.5%Ag-3%In-0.5%Bi during a given thermal cycling. Strain values obtained by the result of mechanical fatigue tests for solder alloys, were used to predict the solder joint fatigue life using the Coffin-Manson equation. The numerical results showed that Sn-3.5%Ag with the 50-degree ball shape geometry had the longest thermal fatigue life in low cycle fatigue. A practical correlation for the prediction of the thermal fatigue life was also suggested by using the dimensionless variable γ. Additionally Sn-3.5Ag-0.75Cu and Sn-2.0Ag-0.5Cu-2.0Bi were applied to 6$\times$8$\mu$BGA obtained from the 63Sn-37Pb Solder. This 6$\times$8$\mu$BGA were tested at different aging conditions at 130$\^{C}$, 150$\^{C}$, 170$\^{C}$ for 300, 600 and 900 hours. Thickness of the intermetallic compound layer was measured thor each condition and the activation energy thor their growth was computed. The fracture surfaces were analyzed using SEM (Scanning Electron Microscope) with EDS ( Energy Dispersive Spectroscopy).

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2003년도 기술심포지움 논문집
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• pp.103-105
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• 2003

COG (Chip on Glass) technology using solder bump reflow has been investigated to attach IC chip directly on glass substrate of LCD panel. As It chip and LCD panel have to be heated to reflow temperature of the so]der bumps for COG bonding, it is necessary to use low-temperature solders to prevent the damage of liquid crystals of LCD panel. In this study, using the Sn-52In solder bumps of $40{\mu}m$ pitch size, solder joints between Si chip and glass substrate were made at temperature below $150^{\circ}C$. The contact resistance of the solder joint was $8.58m\Omega$, which was much lower than that of the joint made using the conventional ACF bonding technique. The Sn-52In solder joints with underfill showed excellent reliability at a hot humid environment.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권3호
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• pp.1-6
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• 2019

Wettability is an important factor to decide solderability of solder, flux, other soldering-related materials and soldering conditions. The wettability also affects the reliability of solder joint. Wetting balance test is a good method for quantitatively measuring wettability between solder and substrate. The wetting balance test is easy to reproduce the wetting experiment and to measure the wetting time and force. And this test provides wetting curve to calculate the surface tension of the molten solder. Development of new solder has been continued in accordance with various and harsh environment in the electronics industry. In this paper, the principle of wetting balance test and recent research issues including nano-composite solder are explained.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권2호
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• pp.23-27
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• 2017

본 논문에서는 고온히터의 주 고장 원인이 되는 단자대 솔더 접합부의 손상 원인을 파악하여 사용 수명을 예측하는 방법을 제시하였다. 고온 히터 사용에 따르는 온도 스트레스로 인한 단자대 솔더 접합부의 영향을 알아보기 위해 동일한 부하 조건을 재현할 수 있는 고온히터 시편을 제작하였다. 고온히터 단자대의 단락은 주로 솔더접합부 내의 금속간 화합물이나 void로 인한 crack발생에서 기인한다. 가속시험을 통한 고장 재현을 위해 고온히터 시편을 $170^{\circ}C$의 오븐에서 장시간 동안 노출시키며 솔더 내부의 금속간 화합물 조성과 void의 변화를 측정하였다. 솔더 내의 금속간 화합물 층의 변화를 확인하기 위해서 주사전자현미경을 이용한 단면 분석을 시행하였고, 시편의 온도 스트레스로 인한 void 변화를 측정하기 위해 저항분광법을 이용한 특정 기준 주파수와 위상에 대한 신호를 실시간으로 측정하는 동시에 microCT를 이용하여 void 분율을 간헐적으로 관찰하였다. 시험결과 고온 노출 시간이 증가함에 따라 솔더 내부의 void의 분율이 증가하는 것을 확인하였으며 위상차 변화와 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 이 상관관계를 통해 온도 스트레스에 노출된 고온히터의 수명을 비파괴적으로 예측할 수 있음을 제시하였다.