무연솔더 페이스트 기계적 시험법 규격화 (I) - 칩부품 접합부 전단시험 -

박재현,이종현,안용식,Park, Jai-Hyun,Lee, Jong-Hyun,Ahn, Yong-Sik 대한용접접합학회 2007 대한용접·접합학회지 Vol.25 No.2

< 전시-P-103 > 목질 바이오매스를 이용한 옥상 녹화용 식생기반재의 물리·화학적 특성 및 식물 독성 평가

박재현 ( Jai Hyun Park ),하시영 ( Si Young Ha ),정지영 ( Ji Young Jung ),이동환 ( Dong Hwan Lee Jae-kyung Yang ),양재경 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.1

1990년대 후반부터 옥상녹화에 대한 연구가 시작되었으며, 현재에 이르러서는 경량의 식생기반재를 사용하여 건물 옥상에 실제 숲과 같은 ‘Eco-region’을 만드는 것에 대한 관심이 모아지고 있다. 이와 함께, 하수 슬러지, 농업 폐기물 등을 이용한 옥상 녹화용 식생기반재 개발에 대한 연구들이 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 목질 자원을 이용하여 식생기반재를 제조하였고, 제조된 식생기반재의 옥상 녹화 이용가능성을 알아보기 위해 물리·화학적 특성 및 식물 독성을 평가하였다. 식생기반재는 목질원료, 피트모스, 펄라이트, 녹화용 비료, 녹화용 접착제, 액상 첨가제를 혼합하여 제조하였다. 토양을 대조구로 하여 시판 제품과 제조된 식생기반재의 물리·화학적 특성을 비교하고, 2종의 식물을 (벌노랑이, 월동춘채) 사용하여 제조된 식생기반재의 식물 독성 평가 (Germination index) 를 확인하였다. 실험 결과, 제조된 식생기반재의 물리적 특성 중 수분함량, 가비중, 공극률에서 (각각 26.5%, 0.1 g/cm3, 78.5%) 토양과 시판제품보다 식물 생장에 적합하였고, 화학적 특성에서는 유기물 함량, CEC, K 의 함량이 (각각 82.5%, 16.9 cmolc/kg, 88.9 cmolc/kg) 토양과 시판제품보다 식물 생장에 적합한 것을 확인하였다. 그리고 식물 독성 평가 결과, 벌노랑이, 월동춘채의 germination index는 각각 84.0%, 76.7%, 65.7% 인 것을 확인하여 식물에 독성을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 결론적으로, 목질 자원을 이용하여 제조된 식생기반재는 식물 생장에 적합한 물리·화학적 특성을 가지고 있으며, 식물에 독성을 미치지 않으므로 옥상 녹화를 위해 사용할 수 있을 것으로 확인되었다.

무연 솔더바에 대한 신뢰성 평가기준에 관한 연구

최재경,박재현,박화순,안용식,Choi, Jai-Kyoung,Park, Jai-Hyun,Park, Hwa-Soon,Ahn, Yong-Sik 한국마이크로전자및패키징학회 2007 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.14 No.2

RoHS, WEEE 등에서의 각종 환경문제에 대한 제약으로 Pb의 사용에 대한 규제가 점차 증가 하고 있다. 따라서 무연 솔더에 대한 관심이 증폭되고 있으며, 마이크로 전자공학 산업에서 무연 솔더를 사용하기 위해서는 여러 가지 새로운 신뢰성 평가기준을 요구한다. 예를 들어 높은 온도공정을 만족하는 패키지, 새로운 솔더가 야기하는 복잡한 기계적 고장, 그리고 제품 수명을 최대한 유지시켜 줄 수 있는 무연 솔더 소재의 선택을 포함한다. 본 연구에서는 국내산 솔더바 소재를 사용하여 접합부의 기계적 특성 및 젖음성, 퍼짐성 등의 품질평가 방법을 해외규격과 비교하여 시험하고 새로운 평가기준을 찾고자 하였다. 젖음성 및 퍼짐성 시험 결과 Sn-0.7Cu 무연 솔더 소재는 평가기준을 충분히 만족하였다. 또한 이 소재를 사용한 솔더 접합부의 전단시험 결과, 열충격 및 고온방치 시험 후에도 솔더링 상태의 초기강도와 비교하여 접합부의 전단강도가 크게 저하하지 않은 상태에서 기준치를 크게 상회하였다. The growing environmental regulation governs the use of lead by RoHS, WEEE, and then. The electronic industry is moving to replace Pb-bearing solder with Pb-free solder. To use the Pb-free solder, microelectronic industry needs consequently the new reliability appraisal such as the packaging for high temperature process, various mechanical change caused by new solder, and the development of Pb-free sloder for long life of product. The evaluation of solder bar and mechanical properties of joint were performed compared with international standard, and new appraisal standard was established. The solderability and spread ability of Sn-0.7Cu solder material showed up to the standard. Shear test of solder joint using by the solder resulted that the shear strengths after thermal shock or after aging were not much lower than the shear strength of as-soldered and that they were also up to the standard.

하수재이용수의 공급관망에서의 관벽잔류염소감소계수 평가 및 영향인자에 대한 연구

이현동 ( Hyun Dong Lee ),박재현 ( Jae Hyun Park ),공명식 ( Myeong Sik Kong ),강성원 ( Sung Won Kang ),곽필재 ( Pill Jae Kwal ),이재영 ( Jai Young Lee ) 한국수처리학회 2013 한국수처리학회지 Vol.21 No.2

The experiments on the pipe wall decay constants of residual chlorine in reclaimed water under laboratory conditions using PVC pipe reactor was conducted. As a result of biofilm formation experiment, it was confirmed that there is a limit to the prevention of biofilm formation in water supply systems with PVC pipe, even though residual chlorine existed in reclaimed water. And it can be verified that biofilm as a major factor affects pipe wall decay constant. Under experimental condition, Kw ranged from 0.012 m/day to 0.20 m/day. Although the experiments used the same pipe material, Kw differs significantly in accordance with the conditions of water temperature, initial chlorine concentration, and pipe diameter. From the results of the effects of water temperature on wall decay constant, it was confirmed that the increase of water temperature results in the increase of bulk decay and wall decay constant. From the results of the effects of initial chlorine concentration on wall decay reaction, lower initial chlorine concentration showed higher bulk decay and wall decay constant regardless of water temperature and pipe diameter. From the results of wall decay constant according to pipe diameter, the increase of pipe diameter leads to the decrease of wall decay constant.

패드 구조에 따른 Sn-Ag-Cu계 무연 솔더볼 접합부의 기계적 특성평가

장임남,박재현,안용식,Jang, Im-Nam,Park, Jai-Hyun,Ahn, Yong-Sik 한국마이크로전자및패키징학회 2010 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.17 No.2

PCB와 BGA 패드의 형태가 무연솔더 접합부의 기계적 특성에 미치는 영향을 연구하었다. 현재 BGA/PCB 패드의 형태는 NSMD (Non-Solder Mask Defined)와 SMD (Solder Mask Defined) 두 가지 구조로 형성되어 있다. 본 연구에서는 OSP 도금처리한 무연솔더(Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-1.2Ag-0.5Cu)의 패드 형태를 NSMD, SMD로 달리하여 낙하충격시험, 굽힘충격시험, 고속전단시험을 통한 솔더 접합부의 기계적 특성을 연구하였다. 낙하충격과 굽힘충격시험의 경우 패드 구조에 따른 솔더볼 접합부의 특성수명은 동일한 경향을 나타내었으며, 솔더접합부의 기계적 특성은 SMD가 NSMD보다 우수하였다. 이 이유는 SMD의 경우 낙하충격 시험과 고속 전단시험 모두 IMC에서 파단이 일어난 반면에 NSMD의 경우 낙하충격 시험 후의 파단면은 패턴을 감싸고 있는 랜드 상단 모서리 부분에서 파단이 일어났기 때문인 것으로 판단된다. 전단시험의 경우에는 NSMD 접합부에서 패드 lift현상이 발생하였다. 따라서 BGA/PCB의 패드구조의 조합은 SMD/SMD > SMD/NSMD > NSMD/SMD > NSMD/NSMD 순으로 기계적 특성 수명이 우수하였다. The effect of PCB and BGA pad designs was investigated on the mechanical property of Pb-free solder joints. The mechanical property of solder joint was tested by three different test methods of drop impact tests, bending impact test, and high speed shear test. Two kinds of pad design such as NSMD (Non-Solder Mask Defined) and SMD (Solder Mask Defined) were applied with the OSP finished Pb-free solder (Sn-3.0Ag-0.5Cu, Sn-1.2Ag-0.5Cu). in the drop impact test and bending impact test, the characterized lifetime showed the same tendency, and SMD design showed better mechanical property of solder joint than NSMD regardless of test method, which was due to the different crack path. The fracture crack on SMD pad was propagated along the intermetallic compound (IMC) layer of solder joint, while the fracture crack on NSMD pad propagated through upper edge of land which shields pattern. In the high speed shear test, pad lift occurred on the solder joint of NSMD. SMD/SMD combination of pad design consequently illustrated the best mechanical property of BGA/PCB solder joint, followed by SMD/NSMD, NSMD/SMD, and NSMD/NSMD.

Sn-Ag-Cu계 무연 솔더볼 접합부의 굽힘충격 시험방법 표준화

장임남,박재현,안용식,Jang, Im-Nam,Park, Jai-Hyun,Ahn, Yong-Sik 한국마이크로전자및패키징학회 2010 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.17 No.1

본 연구에서는 무연솔더볼 접합부의 신뢰성평가를 위해 굽힘충격 시험법을 사용하였다. 시험 방법의 표준화를 위하여 시험 시의 주파수, +/-진폭의 크기 등을 각각 변화하여 가면서 각 조건이 결과치에 미치는 영향을 분석하고 굽힘충격 시험을 위한 최적조건을 도출하였다. 굽힘충격 시험을 위한 최적조건은 주파수 10 Hz, 진폭은 (+12/-1)~(+15/-1)의 범위이었다. 시험에 사용된 PCB 표면처리는 Cu-OSP(Organic Solderability Preservative)와 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 및 ENEPIG(Electroless Nickel, Electroless Palladium, Immersion Gold)의 3종류를 사용하였고, 솔더 접합계면과 파단면을 관찰한 결과 Cu-OSP와 ENIG의 경우 금속간 화합물 층을 따라서 균열이 발생하여 파단이 일어났으나, ENEPIG의 경우에는 주로 솔더 영역에서만 균열이 생성되고 성장하였다. An impact bending test method was used to evaluate the reliability for the solder joint of lead-free solder ball. In order to standardize the test method, the four point impact bending test was applied under the conditions of various frequencies and amounts of +/-amplitude respectively. Effects on the results were analysed. The optimum condition for impact bending test achieved in this study was the frequency of 10 Hz, and the amplitude of (+12/-1)~(+15/-1). 3 kinds of surface finishes Cu-OSP (Organic Solderability Preservative), ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), and ENEPIG (Electroless Nickel, Electroless Palladium, Immersion Gold) were used. Fracture surface showed that cracks were initiated and fractured along the intermetallic layer in the case of surface finishes of Cu-OSP and ENIG, while in the case of ENEPIG the cracks were initiated and propagated in the solder region.

리플로우 횟수와 표면처리에 따른 Sn-Ag-Cu계 무연 솔더 범프의 고속전단 특성평가

장임남,박재현,안용식,Jang, Im-Nam,Park, Jai-Hyun,Ahn, Yong-Sik 한국마이크로전자및패키징학회 2009 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.16 No.3

휴대폰 및 휴대기기의 낙하 충격에 대한 관심이 증가되고 있는 상황에서 솔더 볼 접합부의 낙하 충격특성은 패드의 종류와 리플로우 횟수에 영향을 받게 되어 이에 따른 신뢰성 평가가 요구된다. 이와 관련한 평 가법으로 일반적으로는 JEDEC에서 제정한 낙하충격 시험법을 사용하고 있으나 이 방법은 고 비용과 장시간이 소모되는 문제가 있어 본 연구에서는 낙하충격 특성을 간접적으로 평가하는 시험항목인 고속 전단시험을 실시하여 리플로우 횟수에 의해 성장하는 금속간 화합물 층과 OSP(Organic Solderability Preservative), ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 및 ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) 등 표면처리에 따른 고속 전단특성을 비교, 분석하였다. 그 결과 리플로우 횟수가 증가함에 따라 IMC 층의 성장으로 고속 전단강도와 충격 에너지 값은 점차 감소하였다. 리플로우 횟수가 1회일 때는 ENEPIG, ENIG, OSP 순으로 고속 전단강도와 충격 에너지 값이 높았고 8회일 때는 ENEPIG, OSP, ENIG 순으로 충격 에너지 값이 높게 측정되었다. The drop impact reliability comes to be important for evaluation of the life time of mobile electronic products such as cellular phone. The drop impact reliability of solder joint is generally affected by the kinds of pad and reflow number, therefore, the reliability evaluation is needed. Drop impact test proposed by JEDEC has been used as a standard method, however, which requires high cost and long time. The drop impact reliability can be indirectly evaluated by using high speed shear test of solder joints. Solder joints formed on 3 kinds of surface finishes OSP (Organic Solderability Preservation), ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) and ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) was investigated. The shear strength was analysed with the morphology change of intermetallic compound (IMC) layer according to reflow number. The layer thickness of IMC was increased with the increase of reflow number, which resulted in the decrease of the high speed shear strength and impact energy. The order of the high speed shear strength and impact energy was ENEPIG > ENIG > OSP after the 1st reflow, and ENEPIG > OSP > ENIG after 8th reflow.

재이용수의 부식성 지수 평가 및 KRWI 개발

이현동 ( Hyun Dong Lee ),김지은 ( Gi Eun Kim ),곽필재 ( Pil Jae Kwak ),박재현 ( Jae Hyun Park ),공명식 ( Myeong Sik Kong ),강성원 ( Sung Won Kang ),이재영 ( Jai Young Lee ) 한국수처리학회 2012 한국수처리학회지 Vol.20 No.2

The security of alternative water resources have become a very important part iii the water resources researches. Among various water resources, reclaimed water are becoming objects of interests as stable water sources that will replace agricultural, industrial and public supply water owing to good water quality and comparatively predictable capacity. Since pilot projects of water reuse have been progressing after 2006, corrosion characteristic analysis on reclaimed water or corrosion influences by pipe types is insignificant. So, this study investigated corrosion characteristics by pipe types of reclaimed water through loop test. Also, the study evaluated influences on the corrosion of internal pipes qualitatively by utilizing corrosion indices. As a results, the assessment of corrosiveness by corrosion indices showed that depending on the characteristics of water quality, the assessment of LSI and KWI showed a result different from the assessment of LR. It was because LSI was based on the deposition of calcium carbonates, whereas LR was based on sulfate ion, chloride ion, and alkalinity. However, reclaimed water gets more impact from the corrosion accelerating factors than the corrosion inhibiting factors. Based on such reason, KRWI. which is appropriate to the water quality characteristics of reclaimed water, had been developed and suggested,

시효처리한 Sn-xAg-Cu계 무연솔더 조성에 따른 굽힘충격 특성평가

장임남,박재현,안용식,Jang, Im-Nam,Park, Jai-Hyun,Ahn, Yong-Sik 한국마이크로전자및패키징학회 2011 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.18 No.2

전자기기에서의 고장 중 대부분은 작동 중 발생하는 열과 충격에 기인한다. 이 열과 충격은 PCB(Printed Board) 부품의 접합부 계면에 균열을 야기 시키고, 이 균열은 금속간 화합물(Intermetallic Compound: IMC)의 형성과 밀접한 관계를 가진다. 본 연구에서는 Sn-Ag-Cu계의 Ag함량을 변화한 Sn-1.0Ag-0.5Cu와 Sn-1.2Ag-0.5Cu 및 Sn-3.0Ag-0.5Cu의 3가지 조성의 솔더로 접합한 소재를 대상으로 1000시간 까지 등온시효(Isothermal Aging) 하였다. 등온시효 동 안 솔더(Solder)의 계면에 발생하는 IMC(Intermetallic Compound) 성장이 관찰되었으며, solder 접합부의 기계적 특성은 굽힘충격 시험법을 이용하여 평가되었다. 그 결과 시효처리 전에는 Ag 함량이 낮은 solder의 굽힘충격 특성이 우수하게 나타났으나, 시효처리 후에는 반대의 결과를 나타내었다. 이 결과는 IMC layer 주변에 생성된 미세한 $Ag_3Sn$ 및 조대한 $Cu_6Sn_5$와 관련되어, 미세한 $Ag_3Sn$이 충격을 완화한 것으로 나타나 이에 따라 굽힘충격 특성에 차이가 나타남을 알 수 있었다. The failure of electronic instruments is mostly caused by heat and shock. This shock causes the crack initiation at the solder joint interface of PCB component which is closely related with the formation of intermetallic compound(IMC). The Ag content in Pb-free Sn-xAg-0.5Cu solder alloy used in this study was 1.0, 1.2 and 3.0 wt.%, respectively. After soldering with PCB component, isothermal aging was performed to 1000 hrs. The growth of IMC layer was observed during isothermal aging. The drop impact property of solder joint was evaluated by impact bending test method. The solder joint made with the solder containing lower Ag content showed better impact bending property compared with that with higher Ag content. On the contrary to this result, the solder joint made with solder containing higher Ag content showed better impact bending property after aging. It should be caused by the formation of fine $Ag_3Sn$, which relieved the impact. It showed consequently the different effect of fine $Ag_3Sn$ and coarse $Cu_6Sn_5$ particles formed in the IMC layer on the impact bending property.

SAC 305솔더와 ENIG 기판의 접합강도에 미치는 저주파 수소라디칼처리의 영향

이아름,조승재,박재현,강정윤,Lee, Ah-Reum,Jo, Seung-Jae,Park, Jai-Hyun,Kang, Chung-Yun 대한용접접합학회 2011 대한용접·접합학회지 Vol.29 No.1

Joint strength between a solder ball and a pad on a substrate is one of the major factors which have effects on electronic device reliability. The effort to improve solder joint strength via surface cleaning, heat treatment and solder composition change have been in progress. This paper will discuss the method of solder ball joint strength improvement using LF hydrogen radical cleaning treatment and focus on the effects of surface treatment condition on the solder ball shear strength and interfacial reactions. In the joint without radical cleaning, voids were observed at the interface. However, the specimens cleaned by hydrogen-radical didn't have voids at the interface regardless of cleaning time. The shear strength between the solder ball and the pad was increased over 120%(about 800gf) when compared to that without the radical treatment (680gf) under the same reflow condition. Especially, at the specimen treated for 5minutes, ball shear strength was considerably increased over 150%(1150gf). Through the observation of fracture surface and cross-section microstructure, the increase of joint strength resulted from the change of fracture mode, that is, from the solder ball fracture to IMC/Ni(P) interfacial fracture. The other cases like radical treated specimen for 1, 3, 7, 9min. showed IMC/solder interfacial fracture rather than fracture in the solder ball.