KR100904196B1 - Soldering material for increasing durability of soldering zone soldering method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 납땜 부위에 나노입자를 넣음으로써 납땜 응고 시 열확산율을 낮추어 응고속도를 늦추고, 이에 따라 납땜 시 발생하는 열적 변형, 균열등의 발생을 최대한 억제할 수 있는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료 및 이를 이용한 납땜 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 상기 납땜 재료는 납과 주석을 주성분으로 하는 납땜용 합금 및 납땜 부위에서 발생하는 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란(散亂)시키기 위해 상기 납땜용 합금에 혼입되는 미소한 입자 크기를 가진 포논(Phonon) 산란용 나노입자를 포함하여 구성됨을 요지로 하며, 이를 이용하여 납땜을 수행함에 있어서는, ⅰ) 포논 산란용 나노입자를 포함하는 고체 형태의 납땜 재료를 이용하여 해당 납땜 부위에 대해 납땜을 수행함으로써 납땜 후 그 납땜을 통한 접합부위에 상기 포논 산란용 나노입자를 포함하도록 하는 방법과, ⅱ) 포논 산란용 나노입자를 납땜 대상물의 납땜 부위에 미리 도포시킨 뒤 일반 Sn-Pb계 내지는 Sn-Ag계의 무연(Pb-free)의 납땜용 합금을 이용하여 납땜을 수행함으로써 접합부위의 납땜 재료 내에 상기 포논 산란용 나노입자가 포함되도록 하는 방법이 있다.The present invention is to reduce the thermal diffusion rate during the solidification of the solder by inserting the nanoparticles in the soldering site to slow down the solidification rate, thereby brazing material for strengthening the durability of the soldering site that can minimize the occurrence of thermal deformation, cracks, etc. And it provides a soldering method using the same. The brazing material according to the present invention has a small particle size incorporated into the brazing alloy for scattering phonon as a thermal energy carrier generated at a brazing alloy and a brazing alloy mainly composed of lead and tin. The present invention is intended to include phonon scattering nanoparticles having a viscosity, and when soldering using the same, i) a solid solder material containing phonon scattering nanoparticles is used to the soldering site. And soldering the phonon scattering nanoparticles to the joints through the soldering, and ii) applying the phonon scattering nanoparticles to the soldering site of the soldering target in advance and then applying a general Sn-Pb-based or Soldering for the phonon in the soldering material at the junction by performing soldering using a Sn-Ag-based Pb-free soldering alloy There is a method to contain the particles.

납땜, 열에너지 캐리어(Phonon), 산란(散亂), 포논 산란용 나노입자 Nanoparticles for soldering, thermal energy carriers (Phonon), scattering, and phonon scattering

Description

납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료 및 납땜 방법{Soldering material for increasing durability of soldering zone soldering method using the same}Soldering material for increasing durability of soldering zone soldering method using the same}

본 발명은 납땜 재료 및 이를 이용한 납땜 방법에 관한 것으로, 상세하게는 납땜 후 잔류응력에 의한 납땜 부위의 비틀림과 같은 변형 및 균열 발생을 최대한 억제할 수 있는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료 및 납땜 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a soldering material and a soldering method using the same, and more particularly, a soldering material and a soldering method for strengthening soldering endurance that can suppress deformation and cracking, such as twisting of soldering parts due to residual stress after soldering, to the maximum. It is about.

각종 전기, 전자부품의 내구성은 반도체 칩 내지는 해당 부품 구동에 적합한 회로를 구현 내지는 실장하고 있는 회로기판 즉, PCB 기판의 내구성과 직접적으로 연관되어 있으며, PCB 기판의 내구성은 각종 연산 및 제어를 수행하는 전자부품 및 칩을 상기 PCB 기판에 실장함에 있어서 그 접합부위가 피로에 얼마나 잘 견디느냐에 따라 결정된다.The durability of various electrical and electronic components is directly related to the durability of the circuit board, that is, the PCB substrate, which implements or mounts a circuit suitable for driving the component, or the PCB substrate. In mounting electronic components and chips on the PCB substrate, it is determined by how well the joints withstand fatigue.

반도체 칩, 반도체 칩 패키지나 전자부품들을 플라스틱 기판, FR4 인쇄회로기판, 플렉시블 기판 등에 실장함에 있어 종래에는, 비교적 녹는점이 낮은 납재를 사용하여 모재(母材)를 녹이지 않고 접합하는 납땜(Soldering)을 주로 이용하고 있으며, 납땜을 위한 납재로서는 보통 납과 주석을 주성분으로 한 납땜용 합금을 이용하고 있다.Soldering in which a semiconductor chip, a semiconductor chip package, or an electronic component is mounted on a plastic substrate, a FR4 printed circuit board, a flexible substrate, or the like, without soldering a base metal using a solder material having a relatively low melting point. Is mainly used, and as the brazing material for soldering, a brazing alloy mainly composed of lead and tin is used.

그러나 납과 주석을 주성분으로 한 일반 납땜용 합금의 경우 낮은 녹는점을 가지는 재료적 특성과 연관하여 높은 열확산율을 가지는 관계로, 납땜 시 용융상태에 있던 납재의 응고가 빠른 시간에 진행되면서 납땜을 통한 접합부위에는 응력이 잔류하는 현상이 발생한다.However, in the case of general soldering alloys composed mainly of lead and tin, they have a high thermal diffusion rate in relation to the material properties with low melting point. The phenomenon in which stress remains at the junction part occurs.

위와 같은 잔류응력은 납땜을 통해 접합이 수행된 납땜 접합부위에 비틀림과 같은 변형 내지는 균열 발생의 원인이 되며, 이처럼 납땜이 수행된 접합부위에 변형 내지는 균열이 발생하는 경우에는 접합부위의 기계적 강도가 떨어져 결국 기기의 내구성 및 신뢰성이 저하될 수 밖에 없다.Such residual stress causes distortion or crack generation such as torsion in the solder joint where soldering is performed through soldering.In the case where deformation or cracking occurs at the soldered joint, the mechanical strength of the joint decreases eventually. The durability and reliability of the device is inevitably deteriorated.

또한, 주석과 은을 주성분으로 하는 무연(無鉛, Pb free)합금 등의 납땜용 합금을 이용하여 납땜을 수행하는 경우에는, 용융상태에 있던 납땜용 합금 응고시 냉각속도에 따라서 은과 주석의 화합물로서 형성된 Ag3Sn이 2차 덴트라이트로 정출(晶出)될 수 있는데, 이처럼 정출된 2차 덴트라이트의 경우 결정입계(grain boundary)가 존재함에 따라 납땜 부위 전반에 걸쳐 항복강도를 저하시키는 문제점을 야기한다.In addition, when soldering using a soldering alloy such as a lead-free alloy containing tin and silver as a main component, the compound of silver and tin depends on the cooling rate when the soldering alloy solidifies in a molten state. Ag 3 Sn formed as can be crystallized to the secondary dentite, in the case of the crystallized secondary dentite deteriorates the yield strength throughout the soldering site due to the presence of grain boundaries Cause.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 납땜 시 용융상태에 있던 납재의 열확산율을 낮추어 응고속도를 늦추고, 덴트라이트의 생성을 억제할 수 있는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료 및 이를 이용하는 납땜 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to reduce the thermal diffusion rate of the brazing material in the molten state during soldering to slow the solidification rate, and to suppress the generation of dentite, the soldering material for strengthening the durability of the soldering site and the soldering method using the same To provide.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 납과 주석을 주성분으로 하는 납땜용 합금; 및 납땜 부위에서 발생하는 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란(散亂)시키기 위해 상기 납땜용 합금에 혼입되는 미소한 입자 크기를 가진 포논(Phonon) 산란용 나노입자;를 포함하는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료를 제공한다.As a means for solving the above technical problem, the present invention is a soldering alloy containing lead and tin as a main component; And phonon scattering nanoparticles having a small particle size to be incorporated into the brazing alloy to scatter phonons as thermal energy carriers generated at the brazing site. It provides a soldering material for.

여기서, 상기 포논 산란용 나노입자로는 5nm 이하의 입자 크기를 가진 백금 나노 입자 내지는 실리콘 나노 입자를 적용함이 바람직하며, 납땜 재료 전체 부피의 4 ~ 10 부피% 이내로 혼입되도록 함이 바람직하다.Here, it is preferable to apply platinum nanoparticles or silicon nanoparticles having a particle size of 5 nm or less as the phonon scattering nanoparticles, and to be incorporated within 4 to 10 volume% of the total volume of the brazing material.

또한 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 납땜 부위에서 발생하는 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란시키기 위한 포논(Phonon) 산란용 나노입자가 혼입된 납땜 재료를 이용하여 접합부위에 대한 납땜을 수행하는 납땜 방법을 제공한다.In addition, the present invention as a means for solving the above technical problem, by using a brazing material containing phonon scattering nanoparticles for scattering phonon as a thermal energy carrier generated in the soldering site for the junction site Provided is a soldering method for performing soldering.

상기 납땜 방법에 적용되는 포논 산란용 나노입자 역시, 백금 나노 입자 또는 실리콘 나노 입자가 사용될 수 있다.As the nanoparticles for phonon scattering applied to the soldering method, platinum nanoparticles or silicon nanoparticles may be used.

또한 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 방법으로서, 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)를 산란시키는 포논 산란용 나노입자를 접합부위에 미리 도포한 뒤 납과 주석을 주성분으로 하는 납땜용 합금을 이용해 접합부위에 대한 납땜을 수행하여, 상기 접합부위의 납땜 재료에 상기 포논 산란용 나노입자가 혼입되도록 하는 납땜 방법을 제공한다.In addition, as another method for solving the above technical problem, after applying the phonon scattering nanoparticles for scattering the phonon as a thermal energy carrier to the joint site in advance and using a soldering alloy containing lead and tin as a main component for the joint site By performing soldering, a soldering method is provided in which the phonon scattering nanoparticles are mixed in a soldering material on the joint portion.

여기서 상기 납땜 방법에 적용되는 포논 산란용 나노입자로는, 백금 나노 입자 또는 실리콘 나노 입자가 사용될 수 있으며, 포논 산란용 나노입자로서 백금 나노 입자를 혼입시키는 경우에는 에탄올이나 아이소프로페놀 용액에 백금 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 접합부위에 미리 도포하여 납땜을 수행하며, 포논 산란용 나노입자로서 실리콘 나노 입자를 혼입시키는 경우에는 헥산 용액에 실리콘 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 해당 접합부위에 미리 도포한 후 납땜을 수행함이 바람직하다.Here, as the phonon scattering nanoparticles applied to the soldering method, platinum nanoparticles or silicon nanoparticles may be used, and when the platinum nanoparticles are mixed as the phonon scattering nanoparticles, the platinum nanoparticles are added to ethanol or isoprophenol solution. Soldering is performed by applying the liquid mixture in which the particles are dissolved to the joint in advance, and when incorporating the silicon nanoparticles as phonon scattering nanoparticles, the liquid mixture in which the silicon nanoparticles are dissolved in the hexane solution is applied to the joint. It is preferable to carry out soldering after applying in advance.

상기한 본 발명에 의하면, 납땜 재료 응고 시 접합부위에 혼입되는 포논 산란용 나노입자에 의해 포논(phonon)이라는 열에너지 캐리어의 산란(散亂)이 유도되므로, 접합부위의 열확산율이 낮아지고 응고속도를 늦추는 것이 가능해진다. 이처럼 접합부위의 납땜 재료의 응고가 서서히 진행되면 접합부위의 납땜 재료의 결정 구조가 매우 치밀해지고 잔류응력이 거의 발생하지 않음에 따라 응고 후 비틀림과 같은 변형 내지는 균열이 발생하지 않는다. 결과적으로, 납땜 부위의 기계적 강도 향상을 통한 기기의 내구성 및 신뢰도를 보다 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, since the scattering of the thermal energy carrier called phonon is induced by the phonon scattering nanoparticles mixed in the junction at the time of solidification of the soldering material, the thermal diffusion rate of the junction is lowered and the solidification rate is increased. It becomes possible to slow down. As the solidification of the brazing material at the junction progresses in this manner, the crystal structure of the brazing material at the junction is very dense and hardly any residual stress occurs, so that deformation or cracking such as torsion after solidification does not occur. As a result, the durability and reliability of the device can be further improved by improving the mechanical strength of the soldered portion.

종래 Sn-Ag계 무연 납땜 재료의 경우에는 응고 시 냉각속도가 너무 느리면 은과 주석의 화합물로서 형성된 Ag3Sn이 덴트라이트로 정출(晶出)될 수 있으며, 형성된 덴트라이트는 결정입계(grain boundary)를 수반함으로 인해 항복강도를 저하시키는 문제가 야기되지만, 본 발명에서의 포논(Phonon) 산란용 나노입자의 함유는 해당 입자가 열에너지 캐리어로서의 포논을 산란시킴으로써 결과적으로 해당 나노입자가 위치하는 영역에서 주석과 은의 화합물 형성을 방해하고, 따라서 덴트라이트의 생성을 억제하는 기능도 병행한다. 이로써, 납땜재료의 응고속도만 늦추는 것이 아니라, 덴트라이트의 생성도 억제하여 Sn-Ag계 무연의 납땜 재료의 경우 결정입계(grain boundary)의 존재로 인한 납땜 부위의 전반적인 항복강도의 저하를 방지하는 효과 또한 가진다.In the case of the conventional Sn-Ag-based lead-free soldering material, if the cooling rate is too low during solidification, Ag 3 Sn formed as a compound of silver and tin may crystallize out into the dentite, and the dentite formed may have a grain boundary. Accompanied by the problem of lowering the yield strength, but the inclusion of phonon scattering nanoparticles in the present invention by scattering the phonon as a thermal energy carrier, and consequently in the region where the nanoparticles are located It also interferes with the formation of the compound of silver, and therefore also functions to inhibit the production of dentite. This not only slows the solidification rate of the brazing material, but also suppresses the formation of dentite, thereby preventing the reduction of the overall yield strength of the soldering site due to the presence of grain boundaries in the case of Sn-Ag lead-free brazing material. It also has an effect.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명은 나노입자를 포함하는 납땜 재료 또는 납땜 부위에 나노입자가 혼입되도록 하는 납땜 방법을 통해 납땜 후 그 납땜을 통한 접합부위에 나노입자가 포함되도록 하고, 따라서 납땜 재료 응고 시 열확산율을 낮추고 응고속도를 지연시켜서 상기 납땜을 통한 접합부위의 열적 변형 및 균열 등의 발생을 최대한 억제시 킬 수 있도록 한 것을 요지로 한다.The present invention allows the nanoparticles to be included in the soldering portion after the soldering through the soldering method that allows the nanoparticles to be incorporated into the soldering material or soldering portion containing the nanoparticles, thus lowering the thermal diffusion rate and solidifying rate during solidification of the soldering material. By delaying the main point to be able to suppress the occurrence of thermal deformation and cracks of the joint portion through the solder as possible.

본 실시예에 있어서「납땜 재료」는 비교적 낮은 온도에서 적어도 부분적으로 용융이 가능하고, 상온에서는 고체의 금속재료 이며, 전기 전도성을 가진 두 부재들 사이, 예를 들면 전극간을 전기적 및 물리적으로 접합시킴에 있어 사용될 수 있는 재료를 통칭한다. 예로서, 전자부품의 실장 프로세스(process)에 있어서 전자부품의 외부 전극과 회로 기판상에 형성되는 배선등을 전기적 및 물리적으로 접합하기 위한 접합 재료로서 사용된다.In this embodiment, the "soldering material" is at least partially meltable at a relatively low temperature, is a solid metal material at room temperature, and electrically and physically bonded between two electrically conductive members, for example, between electrodes. The materials that can be used in the application are referred to collectively. As an example, it is used as a joining material for electrically and physically joining the external electrode of an electronic component with the wiring etc. which are formed on a circuit board in the process of mounting an electronic component.

본 발명의 실시예에 의하면, 납땜용 합금 및 납땜용 합금에 혼입되는 미소한 입자 크기를 가지는 나노입자를 포함하여 나노 합성물(nano composite) 구조를 이룬 납땜 재료가 제공된다. 납땜용 합금은 주석(Sn)과 납(Pb)을 주성분으로 하는 Sn-Pb계 납땜용 합금 내지는 주석(Sn)을 주성분으로하여 소량의 은(Ag) 내지는 기타 다른 물질이 혼입된 Sn-Ag계의 무연 납땜용 합금이 적용될 수 있으며, 나노입자는 납땜을 통한 접합부위에서 발생하는 열에너지 캐리어(Phonon)를 산란(散亂)시키는 데에 적합한 원소를 가진 포논(Phonon) 산란용 나노입자일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a brazing material having a nano composite structure is provided, including a brazing alloy and nanoparticles having a small particle size incorporated in the brazing alloy. Soldering alloys are Sn-Pb-based soldering alloys mainly composed of tin (Sn) and lead (Pb) or Sn-Ag-based materials containing small amounts of silver (Ag) or other substances mixed with tin (Sn) as a main component. Pb-free solder alloy may be applied, and the nanoparticles may be phonon scattering nanoparticles having an element suitable for scattering thermal energy carriers (Phonon) generated at the junction through soldering.

주석과 납을 주성분으로 하는 Sn-Pb계 일반적인 납땜용 합금의 경우 도 1의 실험 데이타에서와 같이, 0.1℃/sec의 냉각속도로 응고시킨 합금과 1℃/sec의 냉각속도로 응고시킨 합금을 비교했을 때, 느리게 냉각시킨(0.1℃/sec의 냉각속도로 응고시킨) 합금의 전단에 대한 재료적 특성이 현저히 낫다는 것을 알 수 있다. 즉, 동일 전단변형율에서의 허용전단응력을 비교하여 보면 느리게 냉각시킨 합금의 허용전단응력이 보다 크다는 것을 알 수 있다.In the case of Sn-Pb-based general soldering alloy mainly composed of tin and lead, alloys solidified at a cooling rate of 0.1 ° C / sec and alloys solidified at a cooling rate of 1 ° C / sec, as shown in the experimental data of FIG. In comparison, it can be seen that the material properties for the shear of slow cooled alloys (solidified at a cooling rate of 0.1 ° C./sec) are significantly better. In other words, comparing the allowable shear stress at the same shear strain, it can be seen that the allowable shear stress of the slow cooled alloy is larger.

본 발명은 냉각속도 즉, 응고속도에 따른 이러한 재료특성의 변동에 착안하여 냉각속도의 조절을 위한 별도의 가열로나 냉각속도 조절용 챔버를 사용하지 않고, 열전달의 기본적인 메커니즘을 파악하여 이 메커니즘을 변화시키는 방법으로써 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란(散亂)시킴으로써 납재의 열확산율을 낮추어 응고속도를 늦출 수 있도록 납땜용 합금에 혼입되는 미소한 입자 크기를 가진 포논(Phonon) 산란용 나노입자를 도입한 것이다.The present invention focuses on the variation of the material properties according to the cooling rate, that is, the solidification rate, and does not use a separate heating furnace for controlling the cooling rate or a chamber for adjusting the cooling rate. By introducing phonon as a thermal energy carrier, phonon scattering nanoparticles with a small particle size are incorporated into the brazing alloy to lower the thermal diffusion rate of the brazing material and slow the solidification rate. It is.

이처럼 냉각속도를 늦춤에 따라 발생하는 재료 물성의 개선효과는 납이 함유되어 있지 않은 Sn-Ag계 무연 납땜재료의 경우에는 다소 상이하게 나타나지만, 일반적으로 Sn-Ag계 무연 납땜 재료의 경우에는 응고시 냉각속도가 너무 느리면 은과 주석의 화합물로서 형성된 Ag3Sn이 덴트라이트로 정출(晶出)될 수 있으며, 형성된 덴트라이트는 결정입계(grain boundary)를 수반함으로 인해 항복강도를 저하시키는 문제가 있다.As described above, the improvement of material properties caused by slowing the cooling rate is somewhat different in the case of lead-free Sn-Ag lead-free soldering material, but generally in the case of Sn-Ag-based lead-free soldering material If the cooling rate is too slow, Ag 3 Sn formed as a compound of silver and tin may crystallize out into the dentite, and the formed dentite has a problem of lowering the yield strength due to accompanying grain boundaries. .

하지만 본 발명에서의 포논(Phonon) 산란용 나노입자의 함유는 해당 입자가 열에너지 캐리어로서의 포논을 산란시킴으로써 결과적으로 해당 나노입자가 위치하는 영역에서 주석과 은의 화합물 형성을 저해하고, 따라서 덴트라이트의 생성을 억제하는 기능도 병행함으로써, 납땜재료의 응고속도만 늦추는 것이 아니라, 덴트라이트의 생성도 억제하여 Sn-Ag계 무연 납땜 재료에서도 목적하는 바의 결과를 도출할 수 있다.However, the inclusion of phonon scattering nanoparticles in the present invention scatters phonons as thermal energy carriers, which in turn inhibits the formation of tin and silver compounds in the region where the nanoparticles are located, thus producing dentite. In addition, the function of suppressing the pressure of the soldering material is also reduced, thereby not only slowing the solidification rate of the soldering material, but also suppressing the production of dentite, and thus achieving the desired result in the Sn-Ag-based lead-free soldering material.

열에너지 캐리어(Phonon)를 산란(散亂)시키는 데에 적합한 원소를 가진 포논 산란용 나노입자로는, 상기 납땜용 합금에 비해 실질적으로 용융점이 높아 납땜용 합금 용융 시 그 용융물에 용해하지 않으면서 납땜을 통한 접합부위에서 발생하는 '포논(Phonon)'이라는 열에너지 캐리어를 산란(散亂)시킴에 적합한 물리적 특성을 가진 것이면 적당하지만, 바람직하게는 납땜용 합금으로부터 발현되는 성질에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 혼입 시 깨어짐이나 크랙(crack) 등의 기계적 특성의 저하 등을 효과적으로 방지할 수 있는 백금 또는 실리콘 나노입자가 적합하다.A phonon scattering nanoparticle having an element suitable for scattering a thermal energy carrier (Phonon) has a substantially high melting point compared to the brazing alloy, and does not dissolve in the melt when the brazing alloy is melted. It is suitable to have a physical property suitable for scattering a thermal energy carrier called 'Phonon' generated at the junction through the resin, but preferably without substantially affecting the properties of the solder alloy. Platinum or silicon nanoparticles that can effectively prevent breakage or cracking of mechanical properties, such as cracks, are suitable.

본 발명에 있어서 Sn-Pb계 납땜용 합금 또는 Sn-Ag계 납땜용 합금에 실질적으로 용해하지 않는 것이란, 그 원소와 Pb-Sn 계 또는 Sn-Ag계 납땜용 합금를 공존시킨 상태로 고온 조건하에서 상기 납땜용 합금을 완전히 용융시킨 후 자연 냉각 시키는 경우에, 그 용융물의 온도가 내려가는 과정에서 적어도 상기 납땜용 합금이 응고되는 시점에 있어서 어떠한 형태, 예를 들면, 합금 또는 화합물 등의 형태로 용융액 중에 고체로서 존재할 수 있는 것을 말한다.In the present invention, substantially insoluble in the Sn-Pb-based soldering alloy or the Sn-Ag-based soldering alloy means that the element and the Pb-Sn-based or Sn-Ag-based soldering alloy coexist under high temperature conditions. When the brazing alloy is completely melted and then naturally cooled, the solid in the melt in any form, for example, in the form of an alloy or a compound, at least at the point where the brazing alloy solidifies in the course of decreasing the temperature of the melt. Refers to what can exist as

포논 산란용 나노입자로서 백금을 혼입시키는 경우, 납땜을 통한 납땜 재료의 용융 시 해당 온도범위에서 기존 납땜용 합금과 상기 백금이 잘 혼합하지 않아 화합물의 생성이 최대한 억제되고, 따라서 납땜부위의 항복강도 저하를 최소화 시킬 수 있다. 이는 첨부도면 도 2a 내지 도 2c에 나타난 상평형도(phase diagram)를 통해서도 확인할 수 있다.When platinum is mixed as phonon scattering nanoparticles, the melting of the brazing material through brazing does not mix well with the existing brazing alloy in the corresponding temperature range, thereby suppressing the formation of compounds as much as possible, and thus yielding strength of the soldering site. The degradation can be minimized. This can also be confirmed through the phase diagram shown in FIGS. 2A to 2C.

도 2a는 주석과 백금의 상평형도, 도 2b는 은과 백금의 상평형도, 도 2c는 구리와 백금의 상평형도를 각각 나타낸다. 이들 상평형도를 통해 납땜 작업시의 온도범위에서 백금의 함유량이 10 % 미만일 시에 백금과 이들 납땜 재료가 화합물로 존재하지 않고 독립적으로 존재하는 영역을 확인할 수가 있다. FIG. 2A shows the phase balance of tin and platinum, FIG. 2B shows the phase balance of silver and platinum, and FIG. 2C shows the phase balance of copper and platinum, respectively. These phase equilibrium can confirm the region where platinum and these brazing materials do not exist as a compound but exist independently when the platinum content is less than 10% in the temperature range during the soldering operation.

구체적으로, 도 2a에서 백금 10 % 와 주석 90 %의 혼합물에서 온도가 무연납땜의 용융온도인 231 °C 보다 낮을 시에는, 혼합물의 상태가 β-주석과 백금이므로 혼합물이 생기지 않음을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 2b에서 백금의 함유량이 10 % 미만 (은의 함유량이 90 % 이상일 시에), 혼합물은 은과 백금이다. 구리와 백금의 경우, 무연납땜의 용융온도 이하 (도면에는 300 °C 이상만 나타남)의 경우에 대해 상평형도에 나타나 있지 않으나, 해당 온도 이하에서는 구리와 백금의 합금이 형성되지 않는다. 별도의 상평형도로 도시하지는 않았으나, 실리콘 역시 납땜 작업시의 온도범위에서 이들 금속과 화합물을 형성하지 않는다.Specifically, in the mixture of platinum 10% and tin 90% in Figure 2a, when the temperature is lower than 231 ° C, the melting temperature of the lead-free solder, it can be seen that the mixture does not occur because the state of the mixture is β-tin and platinum. . Similarly, in FIG. 2B, the content of platinum is less than 10% (when the content of silver is 90% or more), and the mixture is silver and platinum. In the case of copper and platinum, they are not shown in the phase equilibrium for the case where the lead-free solder is below the melting temperature (only 300 ° C or more in the drawing), but below that temperature, no alloy of copper and platinum is formed. Although not shown in a separate phase equilibrium, silicon also does not form compounds with these metals in the temperature range during the soldering operation.

한편, 포논(Phonon)의 평균 경로(mean pass)에 비해 나노입자들 사이의 거리가 짧을수록 나노입자에 의한 포논의 산란성이 극대화되어 응고속도를 최대한 지연시키는 것이 가능하지만, 지나치게 응고가 지연되는 경우 납땜을 수행함에 있어 공정 지연의 원인이 된다. On the other hand, the shorter the distance between the nanoparticles compared to the mean path of the phonon (ponon), the more the scattering properties of the phonon by the nanoparticles can be maximized to delay the coagulation rate as much as possible, but excessive coagulation delay This can cause process delays in soldering.

이러한 점을 고려했을 때 나노입자가 납땜 재료 전체 부피의 10 부피%를 초과하면 나노입자들 사이의 거리가 너무 짧아져 위와 같은 문제가 발생될 수 있으므로, 납땜 부위가 좋은 결정구조를 이룰 충분한 시간을 가지면서 공정이 지연되는 것은 최소화할 수 있도록 하기 위해서는 상기 납땜용 합금에 혼입되는 나노입자의 크기는 직경을 기준으로 5nm 이하의 입자 크기를 가지면서 납땜 재료 전체 부피의 10 부피% 이내로 혼입되도록 함이 바람직하며, 보다 바람직하게는 납땜 재료 전체 부피의 5 부피%로 혼입되도록 하는 것이 좋다. Considering this point, if the nanoparticles exceed 10% by volume of the total brazing material, the distance between the nanoparticles may be too short, which may cause the above problem, so that the soldering site has sufficient time to form a good crystal structure. In order to minimize the delay of the process, the size of the nanoparticles incorporated into the brazing alloy should be incorporated within 10% by volume of the total volume of the brazing material while having a particle size of 5 nm or less based on the diameter. Preferably, more preferably, it is incorporated at 5% by volume of the total volume of the brazing material.

나노입자 혼입량 및 그 크기가 납땜 재료의 전반적인 열전도율에 미치는 효 과를 살피기 위하여 반도체분야의 대표적인 합금인 InGaAs 합금에 나노입자를 혼입시켰을 때의 열전도율을 비교하였으며, 그 결과는 도 3에 도시된 바와 같다. 즉, 도 3은 In0.53Ga0.47As 에 ErAs 나노입자를 넣었을 경우의 열전도도에 대한 수치에 의한 예측을 나타낸 것이다. In order to examine the effect of the nanoparticles incorporation amount and its size on the overall thermal conductivity of the brazing material, the thermal conductivity of nanoparticles in the InGaAs alloy, which is a representative alloy in the semiconductor field, was compared. The results are shown in FIG. 3. . That is, FIG. 3 shows the prediction based on the numerical value for the thermal conductivity when the ErAs nanoparticles are added to In 0.53 Ga 0.47 As.

첨부된 도 3을 통해 백금이나 실리콘 나노입자를 무연 납땜재료에 넣었을 경우의 열전도율에 대한 예측이 가능하다. 즉, 도 3의 (a)는 나노입자 함량과 입자의 평균지름이 0.3%와 2.4 nm 일 경우에 나노입자의 사이즈 변화도를 통계적 분산에 따라서 어떻게 변화되는 지를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 나노입자를 넣었을 경우와 넣지 않았을 경우에 2 ~ 3 배 정도의 열전도율의 감소됨을 볼 수 있다. 도 3의 (b)는 평균지름과 사이즈 변화도를 2.4 nm와 1.5 nm로 고정시킨 뒤에 함유량을 0.25 ~ 3 %까지 변화시켰을 경우에 열전도율이 상온에서 3배정도 까지 감소됨을 나타낸다.With reference to FIG. 3, it is possible to predict the thermal conductivity when platinum or silicon nanoparticles are put into the lead-free solder material. That is, Figure 3 (a) shows how the nanoparticle content and the average diameter of the particles change the size change of the nanoparticles according to statistical dispersion when 0.3% and 2.4 nm. As shown, it can be seen that the thermal conductivity is reduced by 2 to 3 times with and without the nanoparticles. 3 (b) shows that the thermal conductivity decreases by about 3 times at room temperature when the average diameter and size gradient are fixed at 2.4 nm and 1.5 nm and the content is changed to 0.25-3%.

도 3의 (c)에서는 함유량과 사이즈 변화도를 0.3%와 1.9 nm로 고정시킨 후에 나노입자의 지름을 변화시켰을 경우의 열전도율을 나타낸다. 그림과 같이, 나노입자 지름이 감소할 수록 열전도율이 감소됨을 나타낸다. 특히, 사이즈가 적어도 4.8 nm 이하가 되어야만 열전도율이 어느 정도 감소됨을 알 수 있다.3 (c) shows the thermal conductivity when the diameter of the nanoparticles is changed after the content and size gradient are fixed at 0.3% and 1.9 nm. As shown in the figure, the thermal conductivity decreases as the nanoparticle diameter decreases. In particular, it can be seen that the thermal conductivity is somewhat reduced only when the size is at least 4.8 nm or less.

납땜용 합금에 상기 포논 산란용 나노입자가 혼입되도록 납땜을 수행함에 있어서는, ⅰ) 포논 산란용 나노입자를 포함하는 고체 형태의 납땜 재료를 이용하여 해당 납땜 부위에 대해 납땜을 수행함으로써 납땜 후 그 납땜을 통한 접합부위의 납땜 재료에 상기 포논 산란용 나노입자가 혼입되도록 하는 방법과, ⅱ) 포논 산란 용 나노입자를 납땜 대상물의 납땜 부위에 미리 도포시킨 뒤 일반 Pb-Sn계 내지는 Sn-Ag-Cu계 납땜용 합금을 이용하여 납땜을 수행함으로써 접합부위의 납땜 재료 내에 상기 포논 산란용 나노입자가 포함되도록 하는 방법이 있다.In performing soldering so that the phonon scattering nanoparticles are incorporated into a soldering alloy, i) soldering the soldering site by soldering the soldering site using a solid solder material containing the phonon scattering nanoparticles. Method for allowing the phonon scattering nanoparticles to be mixed in the soldering material of the junction portion through, and ii) after applying the phonon scattering nanoparticles to the soldering site of the soldering object in advance, the general Pb-Sn or Sn-Ag-Cu There is a method in which the phonon scattering nanoparticles are included in the soldering material at the joint by performing soldering using an alloy for soldering.

ⅰ)의 방법의 경우에는 고체 상태의 포논 산란용 나노입자를 혼합시킨 혼합물을 기반으로 제조된 고체 상태의 납땜 재료를 이용하여 해당 접합부위에 대해 납땜을 수행하는 방법으로서, 일반 납땜 재료를 통해 행해지는 납땜 방법과 동일한 것이며, ⅱ)와 같은 방법을 통해 납땜을 수행함에 있어서 포논 산란용 나노입자로서 백금 나노 입자를 혼입시키는 경우에는 에탄올이나 아이소프로페놀 용액에 백금 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 접합부위에 미리 도포하여 납땜을 수행하며, 포논 산란용 나노입자로서 실리콘 나노 입자를 혼입시키는 경우에는 헥산 용액에 실리콘 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 해당 접합부위에 미리 도포한 후 납땜을 수행함이 바람직하다.In the case of the method of iii), the soldering is performed on the joint using a solid state soldering material prepared based on a mixture of solid state phonon scattering nanoparticles. It is the same as the soldering method, and in the case of incorporating platinum nanoparticles as phonon scattering nanoparticles in soldering through the same method as in ii), a liquid mixture in which the platinum nanoparticles are dissolved in ethanol or isoprophenol solution is prepared. Soldering is performed by applying to the joints in advance, and when incorporating silicon nanoparticles as phonon scattering nanoparticles, it is preferable to apply the solder mixture beforehand to the joints in a liquid state in which the silicon nanoparticles are dissolved. Do.

상기와 같이 포논 산란용 나노입자를 납땜을 통한 접합부위에 혼입시킴에 의해 발현되는 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.The effect expressed by incorporating the phonon scattering nanoparticles into the junction through soldering as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 납땜 접합부위에 포논 산란용 나노입자가 주입되었을 경우에 일어나는 열현상을 나타낸 모식도로서, 도시된 바와 같이 어느 한 영역(고온영역)과 다른 영역(저온영역) 사이에 온도차이가 있을 경우 그 경계 부위에서는 포논(phonon)이라는 열에너지 캐리어(도면의 파형 화살표)가 발생하며, 나노입자나 합금 원자(alloying atoms)는 도면에서와 같이 포논을 산란시켜서 납땜(solder) 부위의 열전도율을 조절함으로써 고체의 열확산율을 변화시켜 응고속도를 늦춘다. Figure 4 is a schematic diagram showing the thermal phenomenon occurs when the phonon scattering nanoparticles are injected into the solder joint, the temperature difference between any one region (high temperature region) and the other region (low temperature region), as shown At the boundary region, a thermal energy carrier called a phonon (waveform arrow in the figure) is generated, and nanoparticles or alloying atoms are scattered to the phonon as shown in the figure to adjust the thermal conductivity of the soldered portion. Change the thermal diffusivity to slow the solidification rate.

즉, 열에너지 캐리어에 대한 산란기능을 가지는 포논 산란용 나노입자가 상기 납땜용 합금의 용융 시 그 용융물 내에 적당히 분산되도록 혼입되면, 납땜 재료 응고 시 접합부위에 혼입되는 상기 포논 산란용 나노입자에 의해 포논(phonon)이라는 열에너지 캐리어에 대한 산란(散亂)이 유도되어 열에너지 캐리어의 정상적인 흐름이 방해되고, 따라서 접합부위의 열확산율이 낮아지므로 납땜을 통한 접합부위의 응고속도를 늦추는 것이 가능해진다. That is, when the phonon scattering nanoparticles having a scattering function for the thermal energy carrier are mixed so as to be properly dispersed in the melt when the brazing alloy is melted, the phonon may be mixed by the phonon scattering nanoparticles that are mixed at the junction when the brazing material solidifies. Scattering of the thermal energy carrier called phonon is induced, which hinders the normal flow of the thermal energy carrier, and thus, the thermal diffusion rate of the junction is lowered, thereby making it possible to slow the solidification rate of the junction through soldering.

이처럼 열에너지 캐리어의 정상적인 이동을 방해하여 납땜을 통한 접합부위의 응고속도가 늦춰짐에 따라 납땜 재료의 응고가 서서히 진행되는 경우에는, 상기 접합부위의 납땜 재료의 결정구조가 매우 치밀해지고 잔류응력이 거의 발생하지 않는다. 결과적으로, 상기 접합부위에 비틀림과 같은 변형 내지는 균열이 거의 발생하지 않는다.When the solidification of the brazing material proceeds gradually as the solidification rate of the joint portion through the solder is hindered by the normal movement of the thermal energy carrier, the crystal structure of the brazing material at the junction portion is very dense and the residual stress is almost Does not occur. As a result, almost no deformation or cracking such as torsion occurs at the joint.

부연하여 설명하면, 고체의 열확산율(α)은, α=k/ρC p (k 열전도율,ρ는 밀도, C p 는 비열)이며, 납땜 시 나타나는 열적변형, 비틀림 등은 응고 시 고체의 결정구조가 바뀌는 것에 의해 발생한다. 즉, 충분한 시간을 두고 응고할 수 없는 경우 고체의 결정구조가 바뀌는 것이다. 도 5에서 같이, 열에 의해 영향을 받는 영역(heat affected zone)에서의 응고 시 나타나는 온도(T)는 시간(t)에 대한 지수(exponential) 함수이며, 이때 응고속도의 시간상수(τ, time constant)는, τ=ℓ2/α=2/(k/ρC) p 와 같이 상기 열확산율(α)과 관련되어 있다. In detail, the thermal diffusivity ( α ) of the solid is α = k / ρC p. ( k is Thermal conductivity, ρ is density, C p is specific heat), and thermal deformation and torsion during soldering are caused by the change of solid crystal structure during solidification. In other words, if it is not possible to solidify for a sufficient time, the crystal structure of the solid is changed. As shown in FIG. 5, the temperature T which appears upon solidification in a heat affected zone is an exponential function for time t , where the time constant of the rate of solidification (τ, time constant) ) Is related to the thermal diffusivity α as τ = l 2 / α = l 2 / ( k / ρC) p .

일반적으로 시간상수(τ)가 클수록 고체는 천천히 식는다. 위 식에서 시간상 수(τ)는 열확산율(α)이 감소할수록 커진다. 따라서 열확산율(α)을 낮추게 되면, 접합부위의 납땜 소재의 용융물이 응고되는 데에 걸리는 시간을 충분히 가지므로, 고체 내의 원자들이 좋은 결정구조를 이룰 충분한 시간을 가지게 된다. 여기서 ℓ은 열에 의해 영향을 받는 영역(heat affected zone)의 대략적인 길이 스케일(length scale)이다. In general, the larger the time constant (τ), the slower the solid cools down. In the above equation, the time constant τ increases as the thermal diffusion rate α decreases. Therefore, lowering the thermal diffusion rate α has sufficient time to solidify the melt of the brazing material at the junction, so that the atoms in the solid have enough time to form a good crystal structure. Where l is the approximate length scale of the heat affected zone.

도 5에서의 τ1은 솔더링 즉, 접합부위에 나노입자가 없는 경우, τ2는 솔더링 부위에 나노입자가 있는 경우를 나타낸다. 도 5의 온도와 시간의 함수에서와 같이, 열확산율(α)의 감소로 인해서 나노입자가 있는 경우의 접합부위는 그 용융물이 천천히 식는 것을 알 수 있으며, 이처럼 응고속도가 늦춰짐에 따라 납땜 재료의 응고가 서서히 진행되면, 상기 접합부위의 납땜 재료의 결정구조가 매우 치밀해지고 잔류응력이 거의 발생하지 않음에 따라 응고 후 상기 접합부위에 비틀림과 같은 변형 내지는 균열이 거의 발생하지 않게 된다.In FIG. 5, τ 1 indicates that soldering, that is, no nanoparticles are present at the junction, and τ 2 represents a case where nanoparticles are present at the soldering site. As a function of the temperature and time of FIG. 5, it can be seen that the melt in the presence of nanoparticles due to the decrease in the thermal diffusivity ( α ) causes the melt to cool slowly. If solidification proceeds slowly, since the crystal structure of the brazing material at the junction is very dense and residual stress hardly occurs, deformation or cracking such as twisting or hardening at the junction after hardening hardly occurs.

일반적으로 납땜을 통한 접합부위를 냉각시킬 경우 급랭시키는 것이 높은 강도를 얻을 수 있다고 알려져 있다(Ochoa et al., 2003, J. Electrnoic materials, 32 1414). 따라서 본 발명의 실시예에서와 같이 나노입자를 넣게 되면 그 접합부위에 대한 응고속도가 늦춰지므로 그 접합부위의 강도가 낮아질 우려가 있다. In general, it is known that quenching can provide high strength when cooling joints through soldering (Ochoa et al., 2003, J. Electrnoic materials, 32 1414). Therefore, when the nanoparticles are added as in the embodiment of the present invention, since the solidification speed for the junction is slowed, there is a concern that the strength of the junction is lowered.

하지만 일반적으로 항복 강도(yield strength)가 높은 물질일수록 균열에 의한 파괴 저항(fracture strength)은 낮다(도 6의 그래프 참조). 즉, 고강도의 물질은 항복은 쉽게 되지 않으나 균열이 존재하면 쉽게 파괴되는 경향이 있고, 저강도의 물질은 항복은 쉽게 될 수 있으나 균열에 의한 파괴 저항은 높은 고인성을 보인 다.However, in general, the higher the yield strength (yield strength), the lower the fracture strength (fracture strength) due to cracking (see the graph of Figure 6). That is, high strength materials do not easily yield, but tend to break when cracks are present, and low strength materials can easily yield, but fracture resistance due to cracks shows high toughness.

본 발명의 실시예에서와 같이 나노입자를 혼입시키는 경우에는, 접합 대상물 예컨데, PCB와 접합부위에 응고된 납땜 재료 구체적으로, 솔더 볼(Solder ball) 간의 강도비가 감소할 수 있다. 이 경우 균열선단의 응력크기를 대변하는 파라미터(parameter)인 응력 집중 요소(stress intensity factor)가 증가될 수는 있으나, 그 증가량은 매우 미미할 것으로 예측된다(Lee and Choi, 1988, Engineering Fracture Mechanics, 29 461 참조). In the case of incorporating nanoparticles as in the embodiment of the present invention, the bonding material, for example, the solder material solidified at the PCB and the bonding portion, in particular, the strength ratio between the solder balls may be reduced. In this case, the stress intensity factor, which is a parameter representing the stress size of the crack tip, may be increased, but the increase is expected to be very small (Lee and Choi, 1988, Engineering Fracture Mechanics, 29). 461).

다시말해, 나노입자의 혼입으로 인하여 균열에 의한 파괴 저항이 높아짐에 비하여 나노입자의 혼입으로 인한 강도비의 저하에 따른 응력 집중 요소의 증가량은 매우 미미하므로, 본 발명에서와 같은 나노입자의 혼입으로 인한 강도비의 저하가 상기 솔더 볼(Solder ball)의 내구성을 저하시킨다기 보다는 오히려 증가시킨다고 볼 수 있으며, 결과적으로 나노입자로 인해 응고속도가 늦춰짐에 따라 응고 시 미소균열의 발생 가능성이 현저히 줄어드는 것은 분명하다. In other words, the increase in the stress concentration element due to the decrease in the strength ratio due to the incorporation of the nanoparticles is very small, whereas the fracture resistance due to the incorporation of the nanoparticles is increased. It can be seen that the decrease in the strength ratio due to increase rather than decrease the durability of the solder ball, and as a result, the possibility of occurrence of microcracks during solidification is significantly reduced as the solidification rate is slowed down by the nanoparticles. It is clear.

본 발명에서 제공되는 납땜 재료의 용도는 전자 회로 기판의 제작에만 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 부재 사이를 납땜 부착하기 위한 접합 재료로서 사용될 수 있고, 또한 부재들 간을 단지 물리적(또는 기계적)으로만 접속하기 위한 접속 재료로서도 사용될 수 있음은 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.The use of the brazing material provided in the present invention is not limited to the fabrication of electronic circuit boards, but can be used as a bonding material for soldering attachments between various members, and also only physically (or mechanically) between the members. It will be readily apparent to one skilled in the art that it can also be used as a connection material for connection only.

도 1은 냉각속도 차이에 따른 납땜용 합금의 전단변형율을 나타낸 그래프.1 is a graph showing the shear strain of the brazing alloy according to the cooling rate difference.

도 2a, 2b, 2c는 각각 주석과 백금, 은과 백금, 구리와 백금의 상평형도.2A, 2B, and 2C are phase diagrams of tin and platinum, silver and platinum, copper and platinum, respectively.

도 3은 In0.53Ga0.47As 에 ErAs 나노입자를 넣었을 경우의 열전도도에 대한 수치에 의한 예측을 나타낸 그래프.FIG. 3 is a graph showing predictions based on numerical values for thermal conductivity when ErAs nanoparticles are added to In 0.53 Ga 0.47 As. FIG.

도 4는 납땜 접합부위에 포논 산란용 나노입자가 주입되었을 경우에 일어나는 열현상을 나타낸 모식도.Figure 4 is a schematic diagram showing the thermal phenomenon occurring when the phonon scattering nanoparticles are injected into the solder joint.

도 5는 열에 의해 영향을 받는 영역(heat affected zone)에서 응고 시 나타나는 온도와 시간과의 관계를 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the relationship between the temperature and time appearing during solidification in the heat affected zone (heat affected zone).

도 6은 일반적인 항복 강도(yield strength)와 파괴 저항(fracture) 사이의 관계를 보여주는 그래프.FIG. 6 is a graph showing the relationship between general yield strength and fracture resistance. FIG.

Claims (12)

Sn-Pb계 내지는 무연(Pb-free) 합금을 포함하는 납땜용 합금; 및Soldering alloys including Sn-Pb-based or Pb-free alloys; And 납땜 부위에서 발생하는 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란(散亂)시키기 위해 상기 납땜용 합금에 혼입되는 미소한 입자 크기를 가진 포논(Phonon) 산란용 나노입자;Phonon scattering nanoparticles having a small particle size incorporated in the brazing alloy to scatter phonon as a thermal energy carrier generated at a soldering site; 를 포함하는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료.Soldering material for strengthening the soldering site durability comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포논 산란용 나노입자는, 백금 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료.The phonon scattering nanoparticles are platinum nanoparticles, brazing material for strengthening the durability of the soldering site, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 포논 산란용 나노입자는, 실리콘 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료.The phonon scattering nanoparticles are silicon nanoparticles, brazing material for strengthening the durability of the soldering site, characterized in that. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 포논 산란용 나노입자는, 5nm 이하의 입자 크기를 가지면서 납땜 재료 전체 부피의 4 ~ 10 부피% 이내로 혼입됨을 특징으로 하는 납땜 부위 내구성 강화를 위한 납땜 재료.The phonon nanoparticles for scattering, having a particle size of less than 5nm solder material for strengthening the durability of the soldering site, characterized in that the mixing within 4 ~ 10% by volume of the total volume of the brazing material. 납땜 부위에서 발생하는 열에너지 캐리어(Phonon)를 산란시키는 포논(Phonon) 산란용 나노입자가 혼입되며, Sn-Pb계 내지는 무연(Pb-free) 합금을 포함하는 납땜 재료를 이용하여 납땜을 수행하는 납땜 방법.Phonon scattering nanoparticles are mixed to scatter thermal energy carriers (Phonon) generated at the soldering site, and soldering is performed using a soldering material including a Sn-Pb-based or Pb-free alloy. Way. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 포논 산란용 나노입자는, 백금 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 방법.Said phonon scattering nanoparticles are platinum nanoparticles, The soldering method characterized by the above-mentioned. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 포논 산란용 나노입자는, 실리콘 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 방법.Said phonon scattering nanoparticles are silicon nanoparticles, The soldering method characterized by the above-mentioned. 열에너지 캐리어로서의 포논(Phonon)을 산란시키는 포논 산란용 나노입자를 접합부위에 미리 도포한 뒤 납과 주석을 포함하는 납땜용 합금을 이용해 접합부위에 대한 납땜을 수행하여, 납땜 후 상기 접합부위의 납땜 재료에 상기 포논 산란용 나노입자가 혼입되도록 한 것을 특징으로 하는 납땜 방법.Ponon scattering nanoparticles, which scatter phonons as thermal energy carriers, are pre-coated on the joints, and then soldered to the joints using a soldering alloy containing lead and tin. Soldering method characterized in that the phonon scattering nanoparticles are mixed. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 포논 산란용 나노입자는, 백금 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 방법.The nanoparticle for phonon scattering is a platinum nanoparticle, The soldering method characterized by the above-mentioned. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 포논 산란용 나노입자로서 상기 백금 나노 입자를 혼입시키는 경우, 에탄올이나 아이소프로페놀 용액에 백금 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 접합부위에 미리 도포한 뒤 납땜을 수행함을 특징으로 하는 납땜 방법.When the platinum nanoparticles are mixed as phonon scattering nanoparticles, soldering is performed by applying a liquid mixture of platinum nanoparticles dissolved in ethanol or isoprophenol solution in advance to the joint and soldering. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 포논 산란용 나노입자는, 실리콘 나노 입자인 것을 특징으로 하는 납땜 방법.The nanoparticles for phonon scattering are silicon nanoparticles, The soldering method characterized by the above-mentioned. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 포논 산란용 나노입자로서 상기 실리콘 나노 입자를 혼입시키는 경우, 헥산 용액에 실리콘 나노 입자를 용해시킨 액체 상태의 혼합물을 접합부위에 미리 도포한 뒤 납땜을 수행함을 특징으로 하는 납땜 방법.When the silicon nanoparticles are mixed as phonon scattering nanoparticles, the soldering method characterized in that the solder mixture is applied after the liquid mixture in which the silicon nanoparticles are dissolved in a hexane solution is applied in advance to the joint.
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