KR102040280B1 - Lead-free solder composition and manufacturing method of the same, bonding method using lead-free solder composition - Google Patents
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Abstract
Sn을 포함하는 솔더; 및 상기 솔더에 첨가되는 첨가제;를 포함하고, 상기 첨가제는 탄소 구조체; 및 상기 탄소 구조체의 표면 상에 위치하는 금속 재질의 코팅층;을 포함하며, 상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함하는 무연솔더 합금 조성물이 소개된다.A solder containing Sn; And an additive added to the solder, wherein the additive comprises a carbon structure; And a coating layer of a metal material positioned on the surface of the carbon structure, wherein the lead-free solder alloy composition including at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd is introduced.
Description
본 발명은 무연솔더 합금 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lead-free solder alloy composition and a method of manufacturing the same.
구체적으로, 독성이 없고 납(Pb)의 독성에 의해 발생하는 환경 문제를 해결함으로써 유해한 금속 원소가 환경에 주는 영향을 최소화할 수 있으며, 우수한 솔더링성, 기계적 특성 및 열전도성을 갖는 무연솔더 합금 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.Specifically, the lead-free solder alloy composition having no toxicity and minimizing the effect of harmful metal elements on the environment by solving environmental problems caused by the toxicity of lead (Pb), and having excellent solderability, mechanical properties and thermal conductivity And to a method for producing the same.
유연 솔더를 사용한 전자기기의 폐기시 산성비에 의해 솔더 중에 함유된 납(Pb) 성분이 용출되어 지하수를 오염시키고 이것이 인체에 흡수되면 지능저하, 생식기능저하 등 인체에 해를 미치는 환경오염 물질로 지적되고 있어 Sn-Pb 솔더는 무연 솔더로 대체되고 있다.When disposing of electronic devices using flexible solder, lead (Pb) component contained in solder is eluted by acid rain, which contaminates groundwater. If it is absorbed by human body, it is pointed out as environmental pollutant that harms human body such as reduced intelligence and reduced reproduction function. Sn-Pb solder has been replaced by lead-free solder.
이러한 무연솔더와 관련된 기술이 KR 1998-0023274 A 및 KR 10-0797161 B1에 제안된 바 있다.Techniques related to such lead-free solders have been proposed in KR 1998-0023274 A and KR 10-0797161 B1.
KR 1998-0023274 A의 무연솔더 조성물은 주석(Sn), 은(Ag), 비스무스(Bi) 및 인듐(In)으로 구성된 무연 솔더 조성물에 있어서, 상기 주석(Sn)은 82~93wt%, 은(Ag)은 2wt%, 비스무스(Bi)는 3~10wt%, 인듐(In)은 2~6wt%가 배합되어 제조된다.The lead-free solder composition of KR 1998-0023274 A is a lead-free solder composition composed of tin (Sn), silver (Ag), bismuth (Bi), and indium (In), wherein the tin (Sn) is 82 to 93wt%, silver ( Ag) is 2wt%, bismuth (Bi) is 3 ~ 10wt%, Indium (In) is prepared by mixing 2 ~ 6wt%.
그러나 KR 1998-0023274 A에 의한 무연솔더 조성물을 구현하기 위해 필요한 인듐(In)이 고가이며, 비스무스(Bi)를 포함하는 솔더는 비스무스(Bi) 함량의 증가에 따라 연성이 저하되어 취성을 일으키는 문제점이 있다.However, the indium (In) required to implement the lead-free solder composition according to KR 1998-0023274 A is expensive, and the solder containing bismuth (Bi) is brittle due to the increase in the bismuth (Bi) content causing brittleness There is this.
KR 10-0797161 B1의 무연솔더 조성물은 주석 (Sn), 은(Ag), 및 인듐(In)으로 구성된 무연 솔더 조성물에 있어서, 0.3wt%이상 2.5wt%미만의 은(Ag), 0.1wt%이상 2wt%미만의 구리(Cu), 0.1wt%이상 1.2wt%이하의 인듐 (In) 및 나머지는 주석(Sn)으로 이루어진 주석-은-구리-인듐 4원계 무연솔더 조성물을 개시하고 있다. 그러나 KR 10-0797161 B1 역시 고온계 무연 솔더 조성물을 구현하기 위해 고가의 인듐이(In) 사용되므로, 산업에 일반적으로 적용하기에는 무리가 있다.The lead-free solder composition of KR 10-0797161 B1 is a lead-free solder composition composed of tin (Sn), silver (Ag), and indium (In), and has a content of 0.3 wt% or more and less than 2.5 wt% silver (Ag), 0.1 wt%. A tin-silver-copper-indium quaternary lead-free solder composition comprising at least 2 wt% copper (Cu), at least 0.1 wt% and at most 1.2 wt% indium (In), and the remainder being tin (Sn). However, KR 10-0797161 B1 also uses expensive indium (In) to implement the pyrometer lead-free solder composition, it is not suitable for general applications in the industry.
한편, 최근 Sn, Ag, Bi, Cu, In, Zn, 등의 원소를 포함하는 무연 솔더의 연구개발에 있어서 특히 Sn, Ag, Cu를 포함하는 조성에 관심이 높아지고 있다.On the other hand, in research and development of lead-free solders containing elements such as Sn, Ag, Bi, Cu, In, Zn, and the like, in particular, interest in compositions containing Sn, Ag, Cu is increasing.
그러나 상기 언급된 무연 솔더들은 각각 단점들을 가지고 있다. 예를 들어 Zn은 산화와 그에 따른 솔더링성의 감소에 예민하다. Bi를 포함하는 솔더는 Bi 함량의 증가에 따라 연성이 저하되어 취성을 일으킨다. Sn-Cu 솔더는 값이 싸지만 젖음성이 좋지 않고, Ag를 포함한 솔더에서는 조대한 침상의 금속간 화합물인 Ag3Sn을 형성하기 쉽기 때문에, 솔더링성을 악화시키고 강도를 저하시킨다. 결론적으로 무연솔더의 개발에는 앞서 언급한 단점들을 최소화시키는 것이 요구된다.However, the above-mentioned lead-free solders each have disadvantages. Zn, for example, is sensitive to oxidation and consequent decreases in solderability. Solder containing Bi is ductile and decreases with increasing Bi content, causing brittleness. Sn-Cu solder is inexpensive but poor in wettability, and is easy to form Ag3Sn, which is a coarse needle-like intermetallic compound, in solders containing Ag, deteriorating solderability and lowering strength. In conclusion, the development of lead-free solders requires minimizing the aforementioned disadvantages.
무연 솔더 중에 현재 많이 사용되고 있는 것으로, Sn-0.7%Cu, Sn-3.5%Ag, 96.5wt%Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu가 있는데, 이들의 미세구조는 수지상과 β-Sn, Ag3Sn, Cu6Sn5으로 구성된 공정상을 포함한다. Ag3Sn, Cu6Sn5 금속간화합물(IMC)은 기지의 강도를 상승시키는 역할을 하므로, 적정량과 적정 크기의 Ag3Sn과 Cu6Sn5이 Sn 기지에 포함되는 것이 바람직하다. 그러나 Ag3Sn과 Cu6Sn5 이 너무 많거나 크기가 너무 커지면 오히려 Sn계 솔더의 취성이 증가하여 강도가 저하된다. Sn계 솔더 중 통상 Ag의 함량은 4.5% 이하, Cu의 함량은 1% 이하가 많이 사용된다.Among lead-free solders, Sn-0.7% Cu, Sn-3.5% Ag, 96.5wt% Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu, and their microstructures are dendritic, β-Sn, and Ag3Sn. And a process phase composed of Cu 6 Sn 5 . Since Ag 3 Sn and Cu 6 Sn 5 intermetallic compounds (IMC) play a role of increasing the strength of the matrix, it is preferable that Ag 3 Sn and Cu 6 Sn 5 are in an appropriate amount and in the Sn matrix. However, when Ag 3 Sn and Cu 6 Sn 5 are too large or too large, the brittleness of the Sn-based solder is increased, thereby decreasing the strength. Usually, the content of Ag is 4.5% or less, and the content of Cu is 1% or less.
또한, Sn 솔더 기지 내에 Ag의 함유량이 2wt%보다 많으면 Ag3Sn의 조대한 판상이 발생되기 쉽다. 즉, 입자 크기가 큰 Sn, Ag3Sn과 Cu6Sn5 은 강도를 저하시킨다. 이는 솔더링성을 악화시키고 강도를 저하시킨다. 반면, Sn-Ag합금 내에서 Ag의 함유량이 2wt%보다 적으면 이는 액상온도를 높이고, 액상+고상 공존영역을 크게 하며 접합부의 강도를 감소시키는 단점이 있다.In addition, when the Ag content is more than 2wt% in the Sn solder matrix, coarse plate shapes of Ag 3 Sn are likely to occur. That is, Sn, Ag 3 Sn, and Cu 6 Sn 5 having large particle sizes lower the strength. This deteriorates the solderability and lowers the strength. On the other hand, if the content of Ag in the Sn-Ag alloy is less than 2wt%, this increases the liquidus temperature, increases the liquid phase + solid phase coexistence area and reduces the strength of the joint.
현재 융점, 접합성, 신뢰성 등을 고려하여 가장 일반적으로 사용되는 Sn계 무연 솔더는 Ag 함량 3~3.5%, Cu의 함량 0.5~0.7% 이라고 할 수 있다. 이 경우, 비교적 높은 Ag 함량으로 Ag3Sn의 조대한 판상이 생성되기 쉬운 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 조대한 Ag3Sn을 미세화할 필요가 있으며, 이 과정에서 Sn 기지금속 입자(grain)역시 미세화하여 솔더의 성능을 훨씬 더 개선할 수 있다.At present, the most commonly used Sn-based lead-free solder in consideration of melting point, bonding property, reliability, and the like is Ag content of 3 to 3.5% and Cu content of 0.5 to 0.7%. In this case, there is a disadvantage in that coarse platelets of Ag 3 Sn are easily generated with a relatively high Ag content. In order to solve this disadvantage, coarse Ag 3 Sn needs to be refined, and in this process, Sn base metal grains can also be refined to further improve solder performance.
이를 위한 방법으로, 입자 미세화 물질을 솔더 조성에 포함시킬 필요가 있는데, 이러한 물질로는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu)등과 같은 금속 분말이 존재한다. 그러나 금속 분말 물질은 입자 크기가 작아지는 경우 산화가 쉽게 되는 단점이 있다. As a method for this, it is necessary to include the particle refining material in the solder composition, and such materials include metal powders such as aluminum (Al), nickel (Ni), silver (Ag), copper (Cu), and the like. However, metal powder materials have a disadvantage in that oxidation becomes easier when the particle size becomes smaller.
상기와 같은 금속 분말 물질의 문제점을 해결하기 위해, 질화알루미늄(AlN), 이트륨 산화물(Y2O3), 탄화 규소(SiC) 등과 같은 세라믹 분말이 존재한다. 이러한 세라믹 분말 물질은 입자를 미세화 하고, 고온에서 안정되어 솔더를 강화시키는 장점이 있다. 그러나 세라믹 분말 물질은 취성이 강하고, 기지인 Sn 금속과 결정격자에 차이가 있어서, 솔더가 하중을 받을 때 이 세라믹 분말 물질 자체가 파괴되거나, 세라믹 분말 물질과 Sn 금속 계면에서 균열이 발생되어 강도를 저하시키는 단점이 있다. 또한, 세라믹 분말은 젖음성이 좋지 않아, 세라믹 나노 복합 솔더 합금 제조시에 분말이 응집되거나, 기지인 Sn 금속과 잘 혼합되지 않는 단점이 있다.In order to solve the above problems of the metal powder material, ceramic powders such as aluminum nitride (AlN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), and the like are present. Such ceramic powder material has the advantage of miniaturizing the particles and stable at high temperature to strengthen the solder. However, the ceramic powder material is brittle, and there is a difference between the known Sn metal and the crystal lattice, so that when the solder is loaded, the ceramic powder material itself is destroyed, or a crack is generated at the ceramic powder material and the Sn metal interface to increase the strength. There is a disadvantage of deterioration. In addition, the ceramic powder does not have good wettability, and has a disadvantage in that the powder is agglomerated at the manufacture of the ceramic nanocomposite solder alloy, or is not well mixed with a known Sn metal.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 그래핀, 탄소나노튜브, 풀러렌, 그라파이트 나노 물질 등의 탄소 구조체를 이용한 나노 복합 무연 솔더에 대한 필요성이 대두되고 있다.Therefore, in order to solve the above problems, there is a need for a nano composite lead-free solder using a carbon structure, such as graphene, carbon nanotubes, fullerenes, graphite nanomaterials.
본 발명의 목적은 독성이 없고, 납(Pb)의 독성에 의해 발생하는 환경 문제를 해결함으로써 유해한 금속 원소가 환경에 주는 영향을 최소화할 수 있으며, 우수한 솔더링성, 기계적 특성 및 열전도성을 갖는 무연솔더 합금 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is non-toxic, by solving the environmental problems caused by the toxicity of lead (Pb) can minimize the impact of harmful metal elements on the environment, lead-free having excellent solderability, mechanical properties and thermal conductivity It is to provide a solder alloy composition and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물은 Sn을 포함하는 솔더; 및 상기 솔더에 첨가되는 첨가제;를 포함하고, 상기 첨가제는, 탄소 구조체; 및 상기 탄소 구조체 표면 상에 위치하는 금속 재질의 코팅층;을 포함하며, 상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.A lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention is a solder containing Sn; And an additive added to the solder, wherein the additive comprises: a carbon structure; And a coating layer of a metal material positioned on the surface of the carbon structure, wherein the metal includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
상기 솔더는, Ag, Cu, Zn, Ni 및 Sb 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The solder may further include one or more of Ag, Cu, Zn, Ni, and Sb.
상기 탄소 구조체는, 그래핀(graphene), 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(CNT) 및 풀러린(fullerene) 중에서 1종 이상을 포함 할 수 있다.The carbon structure may include at least one of graphene, graphite, graphite, carbon nanotubes, and fullerenes.
상기 코팅층은, 표면에 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 반복되는 요철 구조가 형성될 수 있다.The coating layer may have a concave-convex structure in which convex portions and concave portions are irregularly repeated on a surface thereof.
상기 코팅층은, 평균 두께가 20 내지 500Å일 수 있다.The coating layer may have an average thickness of 20 to 500 kPa.
상기 첨가제는, 전체 중량 100%를 기준으로, 0.01% 초과, 5.0% 미만이 포함될 수 있다.The additive may include more than 0.01% and less than 5.0% based on 100% of the total weight.
상기 첨가제는, 평균 결정립경이 1nm 내지 100㎛일 수 있다.The additive, the average grain size may be 1nm to 100㎛.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물 제조방법은 탄소 구조체의 표면 상에 금속 재질의 코팅층을 형성시켜 첨가제를 제조하는 단계; Sn을 포함하는 솔더를 용융하는 단계; 및 상기 첨가제 및 용융된 솔더를 혼합한 후, 교반하는 단계;를 포함하고, 상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.Lead-free solder alloy composition manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing an additive by forming a coating layer of a metal material on the surface of the carbon structure; Melting a solder containing Sn; And mixing the additive and the molten solder, followed by stirring, wherein the metal includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
상기 첨가제를 제조하는 단계 이전, 탄소 구조체를 분쇄하여 상기 탄소 구조체를 비정형으로 형성시키는 단계;를 더 포함 할 수 있다.Before preparing the additive, the carbon structure may be pulverized to form the carbon structure into an amorphous form.
상기 첨가제를 제조하는 단계에서, 20 내지 60mA의 전류를 인가하여 70 내지 280초 동안 코팅 할 수 있다.In the preparation of the additive, it may be coated for 70 to 280 seconds by applying a current of 20 to 60mA.
상기 첨가제를 제조하는 단계 이후, 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 상기 코팅층의 표면을 가공하는 단계;를 더 포함 할 수 있다.After the step of preparing the additive, performing the at least one of plasma etching and sputtering to process the surface of the coating layer; may further include.
상기 교반하는 단계에서, 100 내지 500rpm으로 회전하는 프로펠러를 이용하여 20 내지 50분 동안 교반할 수 있다.In the stirring step, it can be stirred for 20 to 50 minutes using a propeller rotating at 100 to 500rpm.
상기 교반하는 단계 이후, 상기 교반된 첨가제 및 솔더를 관통홀에 통과시켜 솔더 볼로 가공하는 단계;를 더 포함 할 수 있다.After the stirring, passing the stirred additive and the solder through the through-hole to process into a solder ball; may further include.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물 제조방법은 탄소 구조체의 표면 상에 금속 재질의 코팅층을 형성시켜 첨가제를 제조하는 단계; Sn을 포함하는 솔더를 분말 형태로 마련하는 단계; 및 상기 첨가제 및 분말 형태의 솔더를 플럭스와 혼합하여 솔더 페이스트로 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.Lead-free solder alloy composition manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing an additive by forming a coating layer of a metal material on the surface of the carbon structure; Preparing a solder containing Sn in powder form; And mixing the additive and the solder in powder form with a flux to produce a solder paste, wherein the metal includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물을 이용한 부재 간의 접합방법은 Al을 포함하는 재질의 제1부재 표면 상에 Cu를 포함하는 제1금속층을 형성시키는 단계; 상기 제1금속층 표면을 가공하는 단계; 및 상기 제1금속층에 무연솔더 합금 조성물을 가하여 상기 제1부재 및 Al을 포함하는 재질의 제2부재를 접합시키는 단계;를 포함한다.Bonding method between the member using the lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a first metal layer containing Cu on the surface of the first member of the material containing Al; Machining the surface of the first metal layer; And attaching a lead-free solder alloy composition to the first metal layer to bond the first member and a second member of a material including Al.
상기 무연솔더 합금 조성물은, Sn을 포함하는 솔더; 및 상기 솔더에 첨가되는 첨가제;를 포함하고, 상기 첨가제는, 탄소 구조체; 및 상기 탄소 구조체의 표면 상에 위치하는 금속 재질의 코팅층;을 포함하며, 상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.The lead-free solder alloy composition, the solder containing Sn; And an additive added to the solder, wherein the additive comprises: a carbon structure; And a coating layer of a metal material positioned on the surface of the carbon structure, wherein the metal may include one or more of Ag, Ni, Pt, and Pd.
상기 제1금속층을 형성시키는 단계 이후, 상기 제2부재 표면 상에 Cu를 포함하는 제2금속층을 형성시키는 단계; 및 상기 제2금속층 표면을 가공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.After forming the first metal layer, forming a second metal layer including Cu on the surface of the second member; And processing the surface of the second metal layer.
상기 접합시키는 단계는, 상기 제1금속층 상에 상기 무연솔더 합금 조성물을 배치하는 단계; 상기 무연솔더 합금 조성물을 사이에 두고, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층이 서로 대향되도록 상기 제2부재를 위치시키는 단계; 및 상기 무연솔더 합금 조성물에 열을 가하는 단계;를 포함할 수 있다.The bonding may include disposing the lead-free solder alloy composition on the first metal layer; Positioning the second member such that the first metal layer and the second metal layer face each other with the lead-free solder alloy composition therebetween; And applying heat to the lead-free solder alloy composition.
상기 제1부재는 단차가 형성된 Al 재질의 프레임이고, 상기 제2부재는 Al 재질의 기판이며, 상기 위치시키는 단계에서, 상기 제1부재의 단차 상에 상기 제2부재가 안착될 수 있다.The first member may be an Al frame having a step formed thereon, and the second member may be an Al material substrate. In the positioning, the second member may be seated on the step of the first member.
표면에 금속 재질이 코팅된 탄소 구조체로 이루어진 첨가제를 이용함으로써 우수한 솔더링성, 기계적 특성 및 열전도성을 갖는 무연솔더 합금 조성물 제조 효과를 기대할 수 있다.By using an additive made of a carbon structure coated with a metal material on the surface it can be expected to produce a lead-free solder alloy composition having excellent soldering properties, mechanical properties and thermal conductivity.
도 1은 금속 재질의 코팅층이 형성되지 않은 탄소 구조체가 용융된 솔더에서 부력에 의해 떠오르는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 금속 재질의 코팅층이 형성된 탄소 구조체로 이루어진 첨가제가 용융된 솔더 내 분산된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 첨가제로서, 코팅층이 형성된 탄소 구조체가 솔더 기지 내 균일하게 분산된 모습을 나타내는 사진이다.
도 4는 기존의 Al 휴대폰 프레임-Al 기판간 기계적 압착을 이용한 접합 모식도와, 본 발명의 일 실시예에 의한 탄소 구조체가 첨가된 무연솔더 합금 조성물을 이용하여 Al 휴대폰 프레임-Al 기판을 접합한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 첨가제를 제조하는 단계에서 이용되는 베슬을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 가공하는 단계에서 이용되는 스테인레스 스틸 재질의 프로펠러를 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 교반하는 단계에서 무연솔더 합금 조성물에 대한 용융물의 교반 시간과 프로펠러 회전 속도에 따른 교반 조건을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 의한 실시예 및 비교예의 평균 결정립 크기를 보여주는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 9는 본 발명에 의한 실시예 및 비교예의 인장강도 및 연신율을 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의한 실시예 및 비교예의 젖음시간을 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명에 의한 실시예 및 비교예의 열전도율을 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물이 플라즈마 에칭에 의해 표면 요철 구조가 형성된 Cu 금속층이 형성된 알루미늄 기판 위에 솔더링된 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 Cu 금속층이 형성된 알루미늄 기판 위 무연솔더 합금 조성물이 솔더링된 모습을 나타낸 광학 현미경 사진이다.FIG. 1 is a view illustrating a carbon structure in which a metal coating layer is not formed, due to buoyancy in a molten solder.
2 is a view showing a state in which an additive made of a carbon structure in which a metal coating layer is formed in a molten solder according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a state in which a carbon structure having a coating layer is uniformly dispersed in a solder base as an additive according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a conventional Al mobile phone frame-bonded Al substrate using mechanical crimping, and an Al mobile phone frame-Al substrate is bonded using a lead-free solder alloy composition to which a carbon structure is added according to an embodiment of the present invention. to be.
Figure 5 is a schematic diagram showing the vessel used in the step of preparing the additive according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing a propeller made of stainless steel used in the processing step according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the stirring conditions according to the stirring time and propeller rotation speed of the melt for the lead-free solder alloy composition in the stirring step according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) photograph showing the average grain size of the Examples and Comparative Examples according to the present invention.
9 is a graph measuring the tensile strength and elongation of the Examples and Comparative Examples according to the present invention.
10 is a graph measuring the wetting time of the Examples and Comparative Examples according to the present invention.
11 is a graph measuring the thermal conductivity of the Examples and Comparative Examples according to the present invention.
12 is a view showing a solderless solder alloy composition according to an embodiment of the present invention soldered onto an aluminum substrate on which a Cu metal layer having a surface uneven structure is formed by plasma etching.
FIG. 13 is an optical photomicrograph of a lead-free solder alloy composition soldered onto an aluminum substrate on which a Cu metal layer is formed according to an embodiment of the present invention. FIG.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for reference only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used in the specification, the meaning of “comprising” embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component, and the presence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component or It does not exclude the addition.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When a portion is referred to as being "on" or "on" another portion, it may be directly on or on the other portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as "directly above" another part, no other part is intervened in between.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise indicated,% means weight% and 1 ppm is 0.0001 weight%.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
무연솔더Lead-free solder 합금 조성물 Alloy composition
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물은 솔더 및 첨가제를 포함한다.The lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention includes a solder and an additive.
솔더는 Sn을 포함하는 재질로 형성된다. 구체적으로, Sn 외에도 Ag, Cu, Zn, Ni 및 Sb 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The solder is formed of a material containing Sn. Specifically, in addition to Sn, Ag, Cu, Zn, Ni and Sb may further include one or more selected from.
보다 구체적으로, 솔더는 중량%로, Zn 및 Sb 중에서 1종 이상: 0.5 내지 95%, 잔부: Sn 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.More specifically, the solder may include, by weight, at least one of Zn and Sb: 0.5 to 95%, remainder: Sn, and unavoidable impurities.
또는 솔더는 중량%로, Ag, Cu 및 Ni 중에서 1종 이상: 0.5 내지 20%, 잔부: Sn 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.Alternatively, the solder may include, by weight, at least one of Ag, Cu, and Ni: 0.5 to 20%, remainder: Sn, and unavoidable impurities.
첨가제는 탄소 구조체 및 탄소 구조체의 표면 상에 위치하는 금속 재질의 코팅층을 포함한다. 코팅층을 이루는 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.The additive includes a carbon structure and a coating layer of metal material located on the surface of the carbon structure. The metal constituting the coating layer includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
나노 수준으로 제어되는 첨가제의 존재로 인해 솔더의 기지조직과 솔더에 존재하는 금속간화합물(intermetallic compound, IMC)을 균일하게 미세화하여 합금의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 솔더의 균열을 방지하고 공동(cavity)의 생성을 억제할 수 있다. 이에 따라 전자기기와 접합되는 솔더링부의 손상을 막고, 솔더링부의 신뢰도와 수명을 증가시킬 수 있다.The presence of nano-controlled additives can improve the strength of the alloy by uniformly minimizing the matrix structure of the solder and the intermetallic compound (IMC) present in the solder. In addition, it is possible to prevent cracking of the solder and to suppress the formation of cavities. Accordingly, it is possible to prevent damage to the soldering portion joined to the electronic device, and to increase the reliability and life of the soldering portion.
도 1에서 확인할 수 있는 것과 같이, 솔더에 탄소 구조체를 그대로 첨가할 경우, 탄소 구조체 표면이 솔더에 웨팅되지 않기 때문에 솔더의 부력에 의해 탄소 구조체가 위로 밀려나게 된다.As can be seen in FIG. 1, when the carbon structure is added to the solder as it is, the surface of the carbon structure is not wetted to the solder, and thus the carbon structure is pushed upward by the buoyancy of the solder.
반면, 도 2에서 확인할 수 있는 것과 같이, 탄소 구조체 표면에 금속 재질의 코팅층이 형성된 경우, 솔더가 코팅층의 표면에 웨팅된다. 이에 따라 솔더의 표면장력에 의해 첨가제를 솔더의 내부로 끌어당기게 되고, 솔더의 내부로 첨가제의 확산이 일어날 수 있다. 따라서 무연솔더 합금 조성물의 퍼짐성 및 젖음성이 향상될 수 있다.On the other hand, as can be seen in Figure 2, when the metal coating layer is formed on the surface of the carbon structure, the solder is wet on the surface of the coating layer. Accordingly, the additive is attracted to the inside of the solder by the surface tension of the solder, and diffusion of the additive into the solder may occur. Therefore, the spreadability and wettability of the lead-free solder alloy composition may be improved.
무연솔더 합금 조성물의 우수한 솔더링성은 전자 회로 및 전기 시스템의 솔더 조립에 큰 장점이 된다. 이러한 장점은 납땜 시에 민감한 전자부품이나, 회로기판에 잘 퍼져 솔더링부가 견고하고, 안정적으로 형성되므로 솔더링부의 불량 감소와 강도향상 등의 장점으로 작용할 수 있다.The excellent solderability of lead-free solder alloy compositions is a great advantage for solder assembly of electronic circuits and electrical systems. These advantages can be applied to the sensitive electronic components or the circuit board during soldering, so that the soldering portion is firmly and stably formed, thereby reducing the soldering defect and improving the strength.
표면에 금속이 코팅된 탄소 구조체를 첨가제로서 이용할 경우, 납땜 시, 용융된 후 응고될 때, 융점이 Sn(231℃)에 비해 훨씬 높은 탄소 구조체가 미세한 나노 크기의 고체로 존재하게 된다. 이러한 나노 크기의 고체는 응고 시, 고체 핵생성 위치(seed, 접종제)로 작용할 수 있다.When the metal structure coated on the surface is used as an additive, when the solder is melted and solidified, the carbon structure having a much higher melting point than Sn (231 ° C.) is present as a fine nano-sized solid. These nano-sized solids can act as solid nucleation sites (seeds) upon solidification.
이로 인해, 첨가된 탄소 구조체는 더욱 많은 수의 핵생성 위치를 제공하여 이곳에서 고체 결정이 생성되도록 하므로 이와 같이 탄소 구조체를 이용한 첨가제가 첨가되지 않은 경우와 비교하여 결정립이 미세화될 수 있다.As a result, the added carbon structure provides a greater number of nucleation sites to allow solid crystals to be produced therein, so that the grains can be refined as compared with the case where the additive using the carbon structure is not added.
또한, 탄소 구조체는 솔더가 Sn 및 Ag를 포함하거나 Sn 및 Cu를 포함할 경우, 생성될 수 있는 솔더 중의 Ag3Sn, Cu6Sn5 등과 같은 금속간 화합물의 성장을 방해하여 금속간화합물이 미세화되도록 할 수 있다.In addition, the carbon structure inhibits the growth of intermetallic compounds such as Ag 3 Sn, Cu 6 Sn 5, etc. in the solder that can be produced when the solder contains Sn and Ag or Sn and Cu, thereby miniaturizing the intermetallic compound. You can do that.
이에 따라 아래와 같은 Hall-Petch식에 의해 솔더링부가 더 향상된 강도와 특성을 갖는데 기여한다.Accordingly, the soldering part contributes to further improved strength and characteristics by the Hall-Petch equation as follows.
탄소 구조체 표면 중 적어도 일부에 위치하는 금속 재질의 코팅층의 경우, 금속 재질로 형성되는데 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.In the case of a metal coating layer positioned on at least part of the surface of the carbon structure, the metal layer is formed of a metal material, and the metal includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
Ag, Ni, Pt 및 Pd 모두 탄소 구조체의 표면 상에 코팅층을 형성하여 솔더와의 접합성을 향상시킬 수 있다.Ag, Ni, Pt, and Pd may all form a coating layer on the surface of the carbon structure to improve bonding with the solder.
구체적으로, 코팅층을 구성하는 물질로서 Ag가 이용될 경우, 탄소 구조체와 솔더 간의 젖음성을 크게 향상시켜 탄소 구조체의 솔더 내 균일한 분산 효과를 기대할 수 있다. 또한, Ag가 코팅되면, 열전도도 및 전기전도도가 우수한 특징을 갖는 무연솔더 조성물 제조가 가능하다.Specifically, when Ag is used as the material constituting the coating layer, it is possible to greatly improve the wettability between the carbon structure and the solder to expect a uniform dispersion effect in the solder of the carbon structure. In addition, when Ag is coated, it is possible to prepare a lead-free solder composition having excellent thermal and electrical conductivity.
한편, 코팅층은 평균 두께가 20 내지 500Å일 수 있다. 탄소 구조체 표면으로부터 코팅층 표면까지의 평균 두께가 20Å 미만일 경우, 탄소 구조체 표면의 젖음성 향상 및 응집 방지 효과가 미미할 수 있다. 반면, 500Å을 초과할 경우, 코팅층을 형성하는 금속에 따라서 과도한 금속간화합물이 형성될 수 있으며, 공정 비용 및 공정 시간의 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, the coating layer may have an average thickness of 20 to 500 kPa. When the average thickness from the surface of the carbon structure to the surface of the coating layer is less than 20 mm 3, the wettability improvement and the prevention of aggregation of the surface of the carbon structure may be insignificant. On the other hand, when it exceeds 500 kPa, excessive intermetallic compounds may be formed depending on the metal forming the coating layer, and problems of process cost and process time may occur.
구체적으로, 코팅층 표면에 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 반복되는 요철 구조가 형성될 수 있다.Specifically, a convex-concave structure in which convex portions and concave portions are irregularly repeated on the surface of the coating layer may be formed.
코팅층 표면에 형성된 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 반복되는 요철 구조의 존재로 인해 앵커 효과(anchor effect)에 따라 솔더가 코팅층 표면의 오목한 부분이나 빈 구멍에 혼입될 수 있다. 결과적으로, 기계적 결합력이 증가하게 되어 솔더링부의 강도가 향상될 수 있다.Due to the presence of irregularities in which convex and concave portions formed on the surface of the coating layer are irregularly repeated, solder may be incorporated into the concave portion or the hollow hole of the surface of the coating layer according to the anchor effect. As a result, the mechanical bonding force may be increased to improve the strength of the soldered portion.
첨가제는 무연솔더 합금 조성물의 전체 중량 100%를 기준으로, 0.01% 초과, 5.0% 미만 포함될 수 있다.The additive may be included more than 0.01% and less than 5.0% based on 100% of the total weight of the lead-free solder alloy composition.
첨가제가 0.01% 이하로 포함될 경우, 첨가제에 의한 미세화 효과가 크지 않아 솔더링성의 향상이 거의 나타나지 않을 수 있다. 반면, 5.0% 이상으로 포함될 경우, 솔더가 취성을 가지게 되므로 솔더링부에서 전자기기와의 접합면에 균열이 발생하거나 솔더링성이 악화될 수 있다. 이로 인해 젖음 불량인 디웨팅(dewetting) 현상이 일어날 수 있다.When the additive is included in 0.01% or less, the miniaturization effect by the additive is not so great that the improvement of solderability may be hardly seen. On the other hand, if it is included in the 5.0% or more, the solder is brittle, so that the cracks on the joint surface with the electronic device in the soldering portion may deteriorate solderability. This may cause dewetting, which is a poor wetting.
구체적으로, 첨가제는 평균 입경이 1nm 내지 100㎛ 일 수 있다.Specifically, the additive may have an average particle diameter of 1 nm to 100 μm.
첨가제의 평균 입경이 1nm 미만일 경우, 첨가제의 산화가 쉽게 발생할 수 있고, 또한 취급이 어려워 질 수 있어서 그로 인해 균일한 분산 효과를 기대하기가 매우 힘들다. 반면에, 100㎛를 초과할 경우, 첨가제가 서로 응집하여 존재하여 솔더의 특성을 저하시킬 수 있다. When the average particle diameter of the additive is less than 1 nm, oxidation of the additive may easily occur, and handling may become difficult, thereby making it very difficult to expect a uniform dispersion effect. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the additives may coagulate with each other to deteriorate the solder characteristics.
구체적으로, 도 3과 같이 첨가제는 솔더 기지 내에 분산된 형태로 존재할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 탄소 구조체의 표면에 금속 재질의 코팅층이 형성됨에 따라 솔더가 첨가제의 표면에 웨팅되고 솔더의 내부로 첨가제의 확산이 일어날 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 3, the additive may be present in a dispersed form in the solder matrix. As mentioned above, as the metal coating layer is formed on the surface of the carbon structure, the solder may be wetted on the surface of the additive and diffusion of the additive into the solder may occur.
탄소 구조체는 탄소 원소 동소체 중 1종 이상의 물질이 포함될 수 있다.The carbon structure may include one or more materials of the carbon element allotrope.
이를테면, 그래핀(graphene), 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(CNT), 풀러린(fullerene) 등 일 수 있다.For example, it may be graphene (graphene), graphite (graphite), carbon nanotubes (CNT), fullerene (fullerene) and the like.
탄소 구조체가 그래핀일 경우, 두께가 1 내지 15nm이며, 직경이 25㎛ 이하의 판상 형태일 수 있다. 탄소 구조체가 그라파이트일 경우, 판상 형태로서 1 내지 250nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 탄소 구조체가 탄소나노튜브일 경우, 직경 1 내지 20nm 이며, 길이 10㎛ 이하의 형태일 수 있다.When the carbon structure is graphene, the thickness may be 1 to 15 nm and a plate shape having a diameter of 25 μm or less. When the carbon structure is graphite, it may have an average particle diameter of 1 to 250nm in the form of a plate. When the carbon structure is carbon nanotubes, the diameter is 1 to 20nm, it may be in the form of 10㎛ or less in length.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물은 땜납재로 사용될 수 있다. 구체적으로, 솔더 페이스트(paste), 솔더 볼(ball), 솔더 봉(bar), 솔더 와이어(wire) 등과 이를 활용한 전자제품의 납땜에 사용될 수 있다.The lead-free solder alloy composition according to one embodiment of the present invention can be used as a solder material. Specifically, it may be used for soldering pastes, solder balls, solder bars, solder wires, and the like, and electronic products using the same.
구체적으로, 도 4와 같이, 고 열전성을 요구하는 Al 휴대폰 프레임과 Al 기판 간의 접합에 사용될 수 있다.Specifically, as shown in Figure 4, it can be used for bonding between the Al mobile phone frame and the Al substrate that requires high thermoelectricity.
현대의 전자기기들은 고 집적, 저 전력 또는 휴대성, 크기, 작동 전압 등의 요구를 충족시키기 위해서 점점 더 작아지고 있다. 여기서 하나의 심각한 이슈는 전자기기의 솔더링부의 젖음성과 강도이다. 이를 개선하기 위해 향상된 젖음성과 미세화된 Ag3Sn 화합물로 이루어진 솔더에 대한 요구가 증가하고 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물은 이러한 단점을 개선하는데 효과적으로 사용될 수 있다.Modern electronic devices are becoming smaller and smaller to meet the needs of high integration, low power or portability, size, operating voltage and so on. One serious issue here is the wettability and strength of the soldering parts of electronic devices. In order to improve this, there is an increasing demand for a solder composed of an improved wettability and a finer Ag 3 Sn compound, and the lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention can be effectively used to remedy this disadvantage.
무연솔더Lead-free solder 합금 조성물 제조방법 Alloy composition manufacturing method
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물 제조방법은 탄소 구조체의 표면 상에 금속 재질의 코팅층을 형성시켜 첨가제를 제조하는 단계, Sn을 포함하는 솔더를 용융하는 단계 및 첨가제 및 용융된 솔더를 혼합한 후, 교반하는 단계를 포함하고, 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.The method of manufacturing a lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing an additive by forming a coating layer of a metal material on a surface of a carbon structure, melting a solder including Sn, and adding the additive and the molten solder. After mixing, the method includes stirring, and the metal includes at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
첨가제를 제조하는 단계 이전에는 탄소 구조체를 분쇄하여 비정형의 탄소 구조체를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to preparing the additive, the method may further include grinding the carbon structure to form an amorphous carbon structure.
첨가제를 제조하는 단계 이후에는 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 코팅층의 표면을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.After preparing the additive, the method may further include processing the surface of the coating layer by performing one or more of plasma etching and sputtering.
교반하는 단계 이후에는 교반된 첨가제 및 솔더를 관통홀에 통과시켜 솔더 볼로 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the stirring, the method may further include a step of passing the stirred additive and the solder through the through hole to process the solder ball.
탄소 구조체를 비정형으로 형성시키는 단계에서는 탄소 구조체를 분쇄하여 비정형의 탄소 구조체를 제조한다. 도 5에 도시된 수평, 수직으로 회전 가능한 베슬(vessel)과 베슬 내에 배치되며, 칼날 형태의 임펠러(impeller)를 이용하여 공전 및 자전 원리를 통해 탄소 구조체를 분쇄할 수 있다.In the step of forming the amorphous carbon structure, the carbon structure is pulverized to produce an amorphous carbon structure. It is disposed in the vessel (vessel) and the horizontally and vertically rotatable vessel shown in Figure 5, it is possible to crush the carbon structure through the principle of revolution and rotation using a blade-type impeller (impeller).
구체적으로, 10 내지 60rpm으로 회전하는 베슬 및 베슬 내에서 3000 내지 14000rpm으로 회전하는 임펠러를 이용하여 비정형의 탄소 구조체를 제조할 수 있다.Specifically, an amorphous carbon structure may be manufactured using a vessel rotating at 10 to 60 rpm and an impeller rotating at 3000 to 14000 rpm in the vessel.
임펠러의 회전속도가 베슬의 회전속도보다 빠를 경우, 탄소 구조체가 원심력에 의해 베슬의 내벽에 달라붙어 임펠러와의 접촉이 잘 이루어지지 않는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 분쇄효율을 증대시킬 수 있다.When the rotation speed of the impeller is faster than the rotation speed of the vessel, it is possible to prevent the carbon structure from sticking to the inner wall of the vessel due to the centrifugal force so that the contact with the impeller is difficult to be achieved. Accordingly, the grinding efficiency can be increased.
베슬 및 임펠러의 회전속도가 상기 범위를 만족함으로써 에너지 효율을 높임에 따라 효율적으로 탄소 구조체를 분쇄할 수 있으며, 비정형의 탄소 구조체를 제조할 수 있다.As the speed of rotation of the vessel and the impeller satisfies the above range, the carbon structure can be efficiently pulverized as the energy efficiency is increased, and the amorphous carbon structure can be manufactured.
비정형의 탄소 구조체의 제조 이후, 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 탄소 구조체의 표면을 가공할 수 있다.After fabrication of the amorphous carbon structure, one or more of plasma etching and sputtering may be performed to process the surface of the carbon structure.
첨가제를 제조하는 단계에서는 탄소 구조체 표면을 금속 재질로 코팅한다. 이는 탄소 구조체의 퍼짐성 및 젖음성을 개선하기 위한 단계이다. 금속 코팅하지 않은 탄소 구조체를 그대로 솔더와 혼합할 경우, 솔더에 잘 웨팅되지 않기 때문에 솔더의 부력에 의해 탄소 구조체가 위로 밀려나게 된다.In the preparation of the additive, the surface of the carbon structure is coated with a metal material. This is a step to improve the spreadability and wettability of the carbon structure. When the carbon structure without metal coating is mixed with the solder as it is, the carbon structure is pushed upward due to the buoyancy of the solder because it does not wet well to the solder.
반면, 탄소 구조체 표면이 금속 재질로 코팅될 경우, 솔더가 첨가제의 표면에 웨팅되고, 솔더 표면장력에 의해 첨가제를 내부로 끌어당기기 때문에 솔더의 내부로 첨가제의 확산이 일어날 수 있다. 이로 인해 솔더 기지 간의 기계적 결합력 및 혼합력이 향상될 수 있다.On the other hand, when the surface of the carbon structure is coated with a metal material, the solder is wetted on the surface of the additive, and the diffusion of the additive into the inside of the solder may occur because the additive is attracted to the inside by the solder surface tension. This can improve mechanical bonding and mixing between the solder bases.
구체적으로, 탄소 구조체 표면은 물리적 증착법(PVD), 화학적 증착법(CVD)과 같은 금속 증기 증착법 혹은 무전해 도금법에 의해 코팅될 수 있다.Specifically, the carbon structure surface may be coated by metal vapor deposition or electroless plating such as physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD).
또한, 스퍼터 코터(sputter coater)가 이용될 수 있으며, 20 내지 60mA의 전류로 70 내지 280초 동안 코팅할 수 있다. 상기 조건을 만족함으로써 탄소 구조체 표면에 균일한 금속 재질의 코팅층 증착 효과를 기대할 수 있다.In addition, a sputter coater may be used, and may be coated for 70 to 280 seconds with a current of 20 to 60 mA. By satisfying the above conditions, it is possible to expect a coating layer deposition effect of a uniform metal on the surface of the carbon structure.
탄소 구조체 표면에 금속 재질의 코팅층을 형성시키기 전, 탄소 구조체를 분쇄하여 탄소 구조체가 비정형이 되도록 가공할 수 있고, 또는 금속 재질의 코팅층이 형성된 탄소 구조체를 분쇄하여 금속 재질의 코팅층이 형성된 비정형의 탄소 구조체를 제조할 수 있다. 그 순서에 구애받지 않는다.Before forming the metal coating layer on the surface of the carbon structure, the carbon structure may be pulverized to be processed so that the carbon structure becomes amorphous, or the carbon structure having the metal coating layer formed by grinding the amorphous carbon having the metal coating layer formed thereon. The structure can be prepared. It does not matter in that order.
코팅층의 표면을 가공하는 단계에서는 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 코팅층의 표면을 가공할 수 있다.In processing the surface of the coating layer, one or more of plasma etching and sputtering may be performed to process the surface of the coating layer.
이와 같이 코팅층의 표면에 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상의 공정을 수행함으로써 코팅층의 표면에 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 반복되는 요철 구조가 형성될 수 있다. 이러한 요철 구조의 형성으로 인해 앵커 효과(anchor effect)에 따라 솔더가 코팅층 표면의 오목한 부분이나 빈 구멍에 혼입될 수 있다. 결과적으로, 기계적 결합력이 증가하게 되어 솔더링부의 강도가 향상될 수 있다.As such, by performing one or more processes of plasma etching and sputtering on the surface of the coating layer, an uneven structure in which convex and concave portions are irregularly repeated on the surface of the coating layer may be formed. Due to the formation of the concave-convex structure, the solder may be incorporated into recesses or hollow holes on the surface of the coating layer according to the anchor effect. As a result, the mechanical bonding force may be increased to improve the strength of the soldered portion.
구체적으로, CF4 + O2 gas가 사용될 수 있다. 20 내지 50mTorr의 진공도 하에서 30 내지 150분간 플라즈마 에칭될 수 있다. 0.01 내지 1mbar의 진공도 하에서 10 내지 50mA의 전류로 60 내지 300초 동안 스퍼터링 될 수 있다.Specifically, CF 4 + O 2 gas may be used. Plasma etching may be performed for 30 to 150 minutes under a vacuum degree of 20 to 50 mTorr. It can be sputtered for 60 to 300 seconds at a current of 10 to 50 mA under a vacuum degree of 0.01 to 1 mbar.
솔더를 용융하는 단계에서는 Sn 단독 또는 Sn 및 Ag, Cu, Zn, Ni, Sb 중에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 솔더를 전기로에서 가열하여 용융시킬 수 있다. 구체적으로, 200 내지 800℃의 온도에서 용융될 수 있다.In the step of melting the solder, the solder containing Sn alone or at least one element selected from Ag, Ag, Cu, Zn, Ni, and Sb may be melted by heating in an electric furnace. Specifically, it may be melted at a temperature of 200 to 800 ℃.
교반하는 단계에서는 첨가제와 용융된 솔더를 혼합하고, 교반함으로써 무연솔더 합금 솔더 조성물을 제조할 수 있다.In the stirring step, the lead-free solder alloy solder composition may be prepared by mixing and stirring the additive and the molten solder.
구체적으로, 도 6에 도시된 100 내지 500rpm으로 회전하는 프로펠러를 이용하여 20 내지 50분 동안 교반할 수 있다. 프로펠러의 속도가 100rpm 미만일 경우, 교반이 불충분하게 되어 첨가제의 분산효과가 크지 않을 수 있다. 500rpm을 초과할 경우, 솔더가 튀거나 대기 중 교반일 경우, 솔더의 산화가 심화될 수 있다. 따라서 프로펠러의 회전속도는 상기 범위로 제어한다.Specifically, it can be stirred for 20 to 50 minutes using a propeller rotating at 100 to 500rpm shown in FIG. If the speed of the propeller is less than 100rpm, the stirring may be insufficient and the dispersing effect of the additive may not be large. If it exceeds 500 rpm, if the solder is splashed or stirred in the atmosphere, the oxidation of the solder may be intensified. Therefore, the rotation speed of the propeller is controlled in the above range.
도 7에 무연솔더 합금 조성물에 대한 용융물의 교반 시간과 프로펠러 회전 속도에 따른 최적의 교반 조건을 나타내었다.Figure 7 shows the optimum stirring conditions according to the stirring time and propeller rotation speed of the melt for the lead-free solder alloy composition.
프로펠러는 스테인리스 스틸 재질이 이용될 수 있으며 이 경우, 프로펠러의 표면과 솔더의 반응성이 낮아 교반 효율이 향상될 수 있다. 또한, 축의 직경 값보다 얇은 두께를 갖는 판 형태의 4날 프로펠러가 이용될 수 있다. 이에 따라 첨가제의 응집 현상을 방지하고, 용융 솔더 내부에 첨가제를 균일하게 분산시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The propeller may be made of stainless steel, and in this case, the reactivity of the surface of the propeller and the solder may be low, thereby improving stirring efficiency. In addition, a four-blade propeller having a thickness thinner than the diameter value of the shaft may be used. Accordingly, the effect of preventing the aggregation phenomenon of the additive and uniformly dispersing the additive in the molten solder can be expected.
솔더 볼로 가공하는 단계에서는 교반된 첨가제 및 솔더를 관통홀에 통과시킴으로써 솔더 볼로 가공할 수 있다.In the step of processing into a solder ball can be processed into a solder ball by passing the stirred additive and the solder through the through hole.
교반되어 용융된 상태의 조성물을 오리피스 판과 같이 일정한 크기를 갖는 관통홀에 통과시키는 과정을 거침으로써 솔더 볼 형태로 제조하는 것이 가능하다.It is possible to prepare a solder ball form by passing the composition of the stirred and molten state through a through hole having a constant size, such as an orifice plate.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물 제조방법은 탄소 구조체의 표면 상에 금속 재질의 코팅층을 형성시켜 첨가제를 제조하는 단계, Sn을 포함하는 솔더를 분말 형태로 마련하는 단계 및 첨가제 및 분말 형태의 솔더를 플럭스와 혼합하여 솔더 페이스트로 제조하는 단계를 포함하고, 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.In the method of preparing a lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention, preparing an additive by forming a coating layer of a metal material on a surface of a carbon structure, preparing a solder including Sn in powder form, and adding an additive and powder Mixing the solder in form with the flux to form a solder paste, wherein the metal comprises at least one of Ag, Ni, Pt, and Pd.
첨가제를 제조하는 단계에 대한 설명은 상기한 무연솔더 합금 조성물 제조방법에 대한 설명으로 대신한다.The description of the step of preparing the additive is replaced with the description of the method for producing a lead-free solder alloy composition.
이후, Sn 단독 또는 Sn 및 Ag, Cu, Zn, Ni, Sb 중에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 솔더를 분말 형태로 준비하고, 앞서 제조한 첨가제와 혼합하되, 플럭스(flux)를 함께 혼합하여 솔더 페이스트 형태로 제조한다.Subsequently, a solder containing Sn alone or at least one element selected from Ag, Cu, Zn, Ni, and Sb may be prepared in powder form, mixed with the additives prepared before, and mixed with flux. It is prepared in the form of solder paste.
무연솔더Lead-free solder 합금 조성물을 이용한 부재 간의 접합방법 Joining method between members using alloy composition
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물을 이용한 부재 간의 접합방법은 Al을 포함하는 재질의 제1부재 표면 상에 Cu를 포함하는 제1금속층을 형성시키는 단계, 제1금속층 표면을 가공하는 단계 및 제1금속층에 무연솔더 합금 조성물을 가하여 제1부재 및 Al을 포함하는 재질의 제2부재를 접합시키는 단계를 포함한다.Bonding method between the member using the lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a first metal layer containing Cu on the surface of the first member of the material containing Al, processing the surface of the first metal layer And adding a lead-free solder alloy composition to the first metal layer to bond the first member and the second member of the material including Al.
제1금속층을 형성시키는 단계 이후, 제2부재 표면 상에 Cu를 포함하는 제2금속층을 형성시키는 단계 및 제2금속층 표면을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.After forming the first metal layer, the method may further include forming a second metal layer including Cu on the surface of the second member and processing the surface of the second metal layer.
제1금속층 표면을 가공하는 단계 및 제2금속층 표면을 가공하는 단계는 그 순서에 구애되지 않으며, 순차적으로 또는 동시에 수행할 수 있다.The step of machining the surface of the first metal layer and the step of machining the surface of the second metal layer are not limited in order and may be performed sequentially or simultaneously.
무연솔더 합금 조성물은 Sn을 포함하는 솔더 및 솔더에 첨가되는 첨가제를 포함하고, 첨가제는 탄소 구조체 및 탄소 구조체의 표면 상에 위치하는 금속 재질의 코팅층을 포함하며, 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함한다.The lead-free solder alloy composition includes a solder containing Sn and an additive added to the solder, the additive including a carbon structure and a coating layer of a metal material disposed on the surface of the carbon structure, wherein the metal is Ag, Ni, Pt, and Pd. It contains 1 or more types.
무연솔더 합금 조성물에 대한 설명은 상기한 설명으로 대신하기로 한다.Description of the lead-free solder alloy composition will be replaced by the above description.
본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물을 이용한 부재 간의 접합방법에 의하면 표면이 가공되어 요철 구조가 형성된 제1금속층의 존재로 인해 기계적 결합력이 증가하게 되어 합금의 강도가 향상될 수 있다. 또한, 열전도가 우수하며, 보이드 및 균열 등의 결함이 없는 양호한 접합면을 얻을 수 있다.According to the bonding method between the members using the lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention, the mechanical bonding force is increased due to the presence of the first metal layer having the surface processed to form the uneven structure, thereby improving the strength of the alloy. In addition, a good bonding surface excellent in thermal conductivity and free from defects such as voids and cracks can be obtained.
제1부재 및 제2부재는 Al을 포함하는 재질로 형성된 것으로 그 형상에 구애되지 않는다.The first member and the second member are formed of a material containing Al and are not limited in shape.
제1금속층을 형성시키는 단계에서는 제1부재의 표면 상에 클래딩, 스퍼터링, 도금, PVD, 및 CVD 등을 이용하여 Cu를 포함하는 재질의 제1금속층을 형성시킬 수 있다. 구체적으로, 제1부재의 표면 중에서 제2부재와의 연결에 의해 형성된 연결부 주변일 수 있다.In the forming of the first metal layer, a first metal layer made of Cu may be formed on the surface of the first member by using cladding, sputtering, plating, PVD, and CVD. Specifically, it may be around the connecting portion formed by the connection with the second member of the surface of the first member.
한편, 클래딩, 스퍼터링, 도금, PVD, 및 CVD 등을 이용하여 형성된 제1금속층의 평균 두께는 1㎛ 이상, 3mm 이하일 수 있다.Meanwhile, the average thickness of the first metal layer formed using cladding, sputtering, plating, PVD, CVD, or the like may be 1 μm or more and 3 mm or less.
이후, 제1금속층 표면에 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 형성되는 요철구조를 형성시킬 수 있다.Thereafter, at least one of plasma etching and sputtering may be performed on the surface of the first metal layer to form an uneven structure in which convex portions and concave portions are irregularly formed.
마찬가지로, 제2금속층을 형성하는 단계에서는 제2부재의 표면 상에 클래딩, 스퍼터링, 도금, PVD, 및 CVD 등을 이용하여 Cu를 포함하는 재질의 제2금속층을 형성시킬 수 있다. 구체적으로, 제2부재의 표면 중에서 제1부재와의 연결에 의해 형성된 연결부 주변일 수 있다.Similarly, in the forming of the second metal layer, the second metal layer of Cu may be formed on the surface of the second member by using cladding, sputtering, plating, PVD, and CVD. Specifically, it may be around the connecting portion formed by the connection with the first member of the surface of the second member.
한편, 클래딩, 스퍼터링, 도금, PVD, 및 CVD 등을 이용하여 형성된 제1금속층의 평균 두께는 1㎛ 이상, 3mm 이하일 수 있다.Meanwhile, the average thickness of the first metal layer formed using cladding, sputtering, plating, PVD, CVD, or the like may be 1 μm or more and 3 mm or less.
이후, 제2금속층 표면에 플라즈마 에칭 및 스퍼터링 중 하나 이상을 수행하여 볼록한 부분과 오목한 부분이 불규칙하게 형성되는 요철구조를 형성시킬 수 있다.Thereafter, at least one of plasma etching and sputtering may be performed on the surface of the second metal layer to form an uneven structure in which convex portions and concave portions are irregularly formed.
구체적으로, 접합시키는 단계는, 제1금속층 상에 무연솔더 합금 조성물을 배치하는 단계, 무연솔더 합금 조성물을 사이에 두고, 제1금속층 및 제2금속층이 서로 대향되도록 제2부재를 위치시키는 단계 및 무연솔더 합금 조성물에 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the step of bonding includes disposing a lead-free solder alloy composition on the first metal layer, placing the second member so that the first metal layer and the second metal layer face each other with the lead-free solder alloy composition therebetween; And applying heat to the lead-free solder alloy composition.
제1금속층 상에 배치되는 무연솔더 합금 조성물은 솔더 페이스트 형태로서 제1금속층을 따라 배치될 수 있다. 또는 솔더 와이어 형태로서 제1금속층을 따라 배치될 수 있다.The lead-free solder alloy composition disposed on the first metal layer may be disposed along the first metal layer in the form of solder paste. Alternatively, the solder wire may be disposed along the first metal layer.
이후, 무연솔더 합금 조성물를 매개로 제1금속층과 제2금속층이 연결되도록 무연솔더 합금 조성물 상에 제1금속층과 제2금속층이 서로 마주하도록 제2부재가 위치할 수 있다.Thereafter, the second member may be positioned on the lead-free solder alloy composition so that the first metal layer and the second metal layer face each other such that the first metal layer and the second metal layer are connected to each other through the lead-free solder alloy composition.
다음으로, 무연솔더 합금 조성물을 가열하여 무연솔더 합금 조성물에 의해 제1부재와 제2부재가 접합되도록 할 수 있다.Next, the lead-free solder alloy composition may be heated to bond the first member and the second member by the lead-free solder alloy composition.
가열에 의해 제1부재와 제2부재를 접합시키는 온도는 170 내지 500℃일 수 있다. 온도가 170℃ 미만일 경우, 너무 낮아 무연솔더 합금 조성물의 용융이 이루어지지 않기 때문에 접합이 제대로 되지 않을 수 있다. 반면, 온도가 500℃를 초과할 경우, 기판 및 소자에 열 데미지를 줄 수 있어서 신뢰성에 문제가 생길 수 있다.The temperature for bonding the first member and the second member by heating may be 170 to 500 ° C. If the temperature is less than 170 ° C, it may be too low because the melting of the lead-free solder alloy composition is not performed properly bonding. On the other hand, if the temperature exceeds 500 ℃ can cause thermal damage to the substrate and the device may cause a problem in reliability.
제1금속층 및 제2금속층은 모두 표면에 요철구조가 형성되어 있으므로 무연솔더 합금 조성물에 의해 접합될 경우, 앵커 효과(anchor effect)에 따라 솔더가 코팅층 표면의 오목한 부분이나 빈 구멍에 혼입되고, 기계적 결합력이 증가하게 되어 부재 간의 접합 강도가 향상될 수 있다.Since both of the first metal layer and the second metal layer have concavo-convex structures formed on the surface thereof, when joined by the lead-free solder alloy composition, the solder is mixed into recesses or hollow holes on the surface of the coating layer according to the anchor effect. As the bonding force is increased, the bonding strength between the members can be improved.
구체적으로, 제1부재는 단차가 형성된 Al 재질의 프레임이고, 제2부재는 Al 재질의 기판이며, 위치시키는 단계에서, 제1부재의 단차 상에 제2부재가 안착될 수 있다.Specifically, the first member is a frame made of Al material, the step is formed, the second member is an Al material substrate, in the step of positioning, the second member may be seated on the step of the first member.
휴대폰을 구성하는 제1부재로서 Al 재질의 프레임은 일측이 개방된 프레임 형태로 형성될 수 있다. 내측에는 단차가 형성될 수 있다. 절삭 등의 후가공에 의해 단차를 형성시킬 수 있다.As a first member constituting the mobile phone, an Al frame may be formed in a frame shape with one side open. A step may be formed inside. Steps can be formed by post-processing such as cutting.
마찬가지로, 휴대폰을 구성하는 제2부재로서 Al 재질의 기판은 단차에 안착되어 제1부재와 연결될 수 있다.Similarly, an Al substrate as a second member constituting the mobile phone may be seated on a step and connected to the first member.
따라서 제1금속층은 제1부재의 단차 상에 형성될 수 있고, 단차에 안착되는 제2금속층의 테두리 상에 형성될 수 있다. 무연솔더 합금 조성물은 제1금속층과 제2금속층 사이에 배치되어 제1부재와 제2부재를 접합시킬 수 있다.Therefore, the first metal layer may be formed on the step of the first member, and may be formed on the edge of the second metal layer seated on the step. The lead-free solder alloy composition may be disposed between the first metal layer and the second metal layer to bond the first member and the second member.
보다 구체적으로, 제2부재를 제1부재 상에 안착시킬 때, 연결 위치가 변동되지 않도록 별도의 지지체 등을 이용하여 제조과정에서 제2부재의 이동이 일어나지 않게 할 수 있다.More specifically, when seating the second member on the first member, it is possible to prevent the movement of the second member in the manufacturing process using a separate support, such as the connection position does not change.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. However, the following examples are only specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
1. One. 무연솔더Lead-free solder 합금 조성물의 미세 조직 특성 Microstructure Properties of Alloy Compositions
[실시예 1]Example 1
베슬을 30rpm으로 회전시키고, 임펠러를 4000rpm으로 10분간 회전시켜 분쇄된 비정형의 그래핀(graphene)을 제조하였다.The vessel was rotated at 30 rpm and the impeller was rotated at 4000 rpm for 10 minutes to prepare crushed amorphous graphene.
이후, 그래핀 표면을 금속 증기 증착법을 이용하여 Ag 금속 코팅함으로써 첨가제를 제조하였다. 코팅에 사용된 장비는 스퍼터 코터(sputter coater)이며, 약 40mA 전류로 약 160초간 코팅하였다. 코팅된 금속의 두께는 약 300Å이다.Subsequently, an additive was prepared by coating Ag on the graphene surface using a metal vapor deposition method. The equipment used for coating was a sputter coater and was coated for about 160 seconds with a current of about 40 mA. The thickness of the coated metal is about 300 mm 3.
다음으로, 코팅층 표면을 플라즈마 에칭 처리하였다. 플라즈마 에칭을 위해 95%CF4 + 5%O2 gas를 사용하였으며, 30mTorr의 진공도에서 약 120분간 에칭하였다.Next, the surface of the coating layer was subjected to plasma etching. 95% CF 4 + 5% O 2 gas was used for the plasma etching, and was etched for about 120 minutes at a vacuum of 30 mTorr.
Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 대기 및 질소분위기의 450℃ 온도 전기로에서 약 30분간 용융시켰다. 이후, 그래핀 표면에 Ag 코팅층이 형성된 첨가제를 전체 조성물의 중량에 대해 0.2%로 용융된 솔더에 첨가하고, 직사각형 4날 형태의 스테인레스 스틸 프로펠러를 이용하여 400rpm으로 20분간 교반시켰다.Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu solder was melted for about 30 minutes in a 450 ° C. temperature electric furnace in an atmosphere and nitrogen atmosphere. Thereafter, an additive in which an Ag coating layer was formed on the graphene surface was added to the molten solder at 0.2% based on the total weight of the composition, and stirred at 400 rpm for 20 minutes using a rectangular four-blade stainless steel propeller.
[비교예 1]Comparative Example 1
실시예 1과 동일한 방법으로 무연솔더 합금 조성물을 제조하되, 그래핀 표면에 코팅층이 형성되지 않은 첨가제를 이용하였다.A lead-free solder alloy composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that a coating layer was not formed on the graphene surface.
[비교예 2]Comparative Example 2
첨가제의 첨가 없이 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 이용하였다.Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder was used without the addition of additives.
[무연솔더 합금 조성물의 미세 조직 특성 평가][Evaluation of Microstructure of Lead-Free Solder Alloy Compositions]
그래핀 표면에 Ag가 코팅된 첨가제가 전체 조성물의 중량에 대해 0.2% 첨가된 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더인 실시예 1, 그래핀 표면에 코팅층이 형성되지 않은 첨가제가 첨가된 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더인 비교예 1 및 첨가제가 첨가되지 않은 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더인 비교예 2의 결정립을 비교해 보면, 비교예 2의 평균 결정립은 약 537.84㎛2로 측정되었지만 비교예 1의 평균 결정립은 약 276.18㎛2, 실시예 1의 평균 결정립은 약 264.32㎛2로 나타났다. 도 8에 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 FE-SEM 사진이 개시되어 있다.Example 1, where the Ag-coated additive on the graphene surface is Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder added 0.2% by weight of the total composition, the additive having no coating layer formed on the graphene surface Comparing the crystal grains of Comparative Example 1 which is Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder and Comparative Example 2 which is Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder without additive, the average grain size of Comparative Example 2 was compared. has been measured to be about 2 537.84㎛ average crystal grains of the Comparative example 1 is about the average grain 276.18㎛ 2, example 1 was found to be about 264.32
2. 2. 무연솔더Lead-free solder 합금 조성물의 기계적 특성 Mechanical Properties of Alloy Compositions
[실시예 2]Example 2
베슬을 20rpm으로 회전시키고, 임펠러를 5000rpm으로 7분간 회전시켜 분쇄된 비정형의 그래핀을 제조하였다.The vessel was rotated at 20 rpm and the impeller was rotated at 5000 rpm for 7 minutes to prepare pulverized amorphous graphene.
이후, 그래핀 표면을 금속 증기 증착법을 이용하여 Ag 금속 코팅함으로써 첨가제를 제조하였다. 코팅에 사용된 장비는 스퍼터 코터(sputter coater)이며, 약 50mA 전류로 약 120초간 코팅하였다. 코팅된 금속의 두께는 약 200Å이다.Subsequently, an additive was prepared by coating Ag on the graphene surface using a metal vapor deposition method. The equipment used for coating was a sputter coater and was coated for about 120 seconds with a current of about 50 mA. The thickness of the coated metal is about 200 mm 3.
다음으로, 코팅층 표면을 플라즈마 에칭 처리하였다. 플라즈마 에칭을 위해 95%CF4 + 5%O2 gas를 사용하였으며, 40mTorr의 진공도에서 약 70분간 에칭하였다.Next, the surface of the coating layer was subjected to plasma etching. 95% CF 4 + 5% O 2 gas was used for the plasma etching, and was etched for about 70 minutes at a vacuum of 40 mTorr.
Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 대기 및 질소분위기의 450℃ 온도 전기로에서 약 30분간 용융시켰다. 이후, 그래핀 표면에 Ag 코팅층이 형성된 첨가제를 전체 조성물의 중량에 대해 0.2%로 용융된 솔더에 첨가하고, 직사각형 4날 형태의 스테인레스 스틸 프로펠러를 이용하여 300rpm으로 30분간 교반시켰다.Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu solder was melted for about 30 minutes in a 450 ° C. temperature electric furnace in an atmosphere and nitrogen atmosphere. Thereafter, an additive having an Ag coating layer formed on the surface of graphene was added to the molten solder at 0.2% by weight of the total composition, and stirred at 300 rpm for 30 minutes using a rectangular four-blade stainless steel propeller.
[비교예 3]Comparative Example 3
실시예 2와 동일한 방법으로 무연솔더 합금 조성물을 제조하되, 탄소 구조체 표면에 코팅층에 형성되지 않은 첨가제를 이용하였다.A lead-free solder alloy composition was prepared in the same manner as in Example 2, except that an additive was not formed on the coating layer on the surface of the carbon structure.
[비교예 4][Comparative Example 4]
첨가제의 첨가 없이 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 이용하였다.Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder was used without the addition of additives.
[무연솔더 합금 조성물의 기계적 특성 평가][Evaluation of Mechanical Properties of Pb-Free Solder Alloy Compositions]
실시예 2, 비교예 3 및 비교예 4에 대해 인장 시험을 실시하였다.Tensile tests were carried out for Example 2, Comparative Example 3 and Comparative Example 4.
솔더에 Ag가 코팅된 그래핀이 첨가된 경우, 솔더에 금속 코팅층이 형성되지 않은 그래핀이 첨가된 경우 및 솔더에 아무런 첨가제가 첨가되지 않은 경우의 인장강도 및 연신율은 도 9의 그래프를 통해 확인할 수 있다.When the Ag-coated graphene is added to the solder, the tensile strength and elongation of the graphene having no metal coating layer formed on the solder and when no additive is added to the solder are confirmed through the graph of FIG. 9. Can be.
실시예 2의 인장강도는 58.32MPa, 비교예 3의 인장강도는 55.51MPa, 비교예 4의 인장강도는 54.73MPa으로 나타났다.The tensile strength of Example 2 was 58.32 MPa, the tensile strength of Comparative Example 3 was 55.51 MPa, and the tensile strength of Comparative Example 4 was 54.73 MPa.
결과적으로, 표면에 금속 재질의 코팅층이 형성된 탄소 구조체로 이루어진 첨가제의 첨가로 인해 SAC305 솔더의 입자를 미세하게 하고, 강도를 증가시킨다. 미세한 입자를 갖는 합금은 전위 이동에 더 많은 방해를 하므로 합금의 기계적 특성을 증가시킨다.As a result, the addition of an additive consisting of a carbon structure in which a metal coating layer is formed on the surface makes the particles of the SAC305 solder fine and increases the strength. Alloys with fine grains further interfere with dislocation transfer and thus increase the mechanical properties of the alloy.
실시예 2의 연신율은 14.27%, 비교예 3의 연신율은 12.51%, 비교예 4의 연신율은 10.43%로 나타났다.The elongation of Example 2 was 14.27%, the elongation of Comparative Example 3 was 12.51%, and the elongation of Comparative Example 4 was 10.43%.
결과적으로, 표면에 금속 재질의 코팅층이 형성된 탄소 구조체로 이루어진 첨가제의 첨가로 인해 강도 및 연신율을 증가시켜 합금의 인성을 향상시키는 효과가 있다.As a result, there is an effect of increasing the strength and elongation due to the addition of an additive made of a carbon structure in which a metal coating layer is formed on the surface, thereby improving the toughness of the alloy.
3. 3. 무연솔더Lead-free solder 합금 조성물의 Of alloy composition 솔더링성Solderability
[실시예 3]Example 3
베슬을 40rpm으로 회전시키고, 임펠러를 4000rpm으로 10분간 회전시켜 분쇄된 비정형의 그래핀을 제조하였다.The vessel was rotated at 40 rpm and the impeller was rotated at 4000 rpm for 10 minutes to prepare pulverized amorphous graphene.
이후, 그래핀 표면을 금속 증기 증착법을 이용하여 Ag 금속 코팅함으로써 첨가제를 제조하였다. 코팅에 사용된 장비는 스퍼터 코터(sputter coater)이며, 약 50mA 전류로 약 120초간 코팅하였다. 코팅된 금속의 두께는 약 200Å이다.Subsequently, an additive was prepared by coating Ag on the graphene surface using a metal vapor deposition method. The equipment used for coating was a sputter coater and was coated for about 120 seconds with a current of about 50 mA. The thickness of the coated metal is about 200 mm 3.
다음으로, 코팅층 표면을 플라즈마 에칭 처리하였다. 플라즈마 에칭을 위해 95%CF4 + 5%O2 gas를 사용하였으며, 40mTorr의 진공도에서 약 40분간 에칭하였다.Next, the surface of the coating layer was subjected to plasma etching. 95% CF 4 + 5% O 2 gas was used for the plasma etching, and was etched for about 40 minutes at a vacuum of 40 mTorr.
Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 대기 및 질소분위기의 450℃ 온도 전기로에서 약 30분간 용융시켰다. 이후, 그래핀 표면에 Ag 코팅층이 형성된 첨가제를 전체 조성물의 중량에 대해 0.2%로 용융된 솔더에 첨가하고, 직사각형 4날 형태의 스테인레스 스틸 프로펠러를 이용하여 400rpm으로 15분간 교반시켰다.Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu solder was melted for about 30 minutes in a 450 ° C. temperature electric furnace in an atmosphere and nitrogen atmosphere. Thereafter, an additive having an Ag coating layer formed on the graphene surface was added to the molten solder at 0.2% by weight of the total composition, and stirred at 400 rpm for 15 minutes using a stainless steel propeller having a rectangular 4-blade shape.
[비교예 5][Comparative Example 5]
실시예 3과 동일한 방법으로 무연솔더 합금 조성물을 제조하되, 탄소 구조체 표면에 코팅층에 형성되지 않은 첨가제를 이용하였다. To prepare a lead-free solder alloy composition in the same manner as in Example 3, using an additive not formed in the coating layer on the surface of the carbon structure.
[비교예 6]Comparative Example 6
첨가제의 첨가 없이 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 이용하였다.Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder was used without the addition of additives.
[무연솔더 합금 조성물의 솔더링성 평가][Evaluation of Solderability of Pb-Free Solder Alloy Composition]
솔더링성 평가 항목은 젖음성 시험(규격 KSC IEC60068) 평가이다.Solderability evaluation items are the evaluation of the wettability test (standard KSC IEC60068).
젖음성 시험의 경우, 영점시간(zero cross time)이 짧을수록 젖음성(wettability)이 우수함을 나타낸다.In the case of the wettability test, the shorter the zero cross time indicates the better wettability.
솔더의 젖음성 측정을 위해 웨팅밸런스시험기(RESCA SAT 5000)를 사용하고, 구리 시편은 BGA타입의 플럭스로 코팅하고, 250℃의 각각의 용융 솔더에 5초 동안 2mm의 깊이까지 2.5mm/s의 속도로 담갔다.Wetting balance tester (RESCA SAT 5000) was used to measure the wettability of the solder, copper specimens were coated with BGA type flux, and the speed of 2.5mm / s to 2mm depth for 5 seconds on each molten solder at 250 ℃. Soaked in.
실시예 3, 비교예 5 및 비교예 6에 대해 젖음성 시험을 실시하였다. 실시예 3, 비교예 5 및 비교예 6의 젖음성은 도 10의 그래프를 통해 확인할 수 있다.Wetting tests were carried out for Example 3, Comparative Example 5 and Comparative Example 6. Wetting of Example 3, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 can be confirmed through the graph of FIG.
실시예 3의 젖음시간은 0.85초, 비교예 5의 젖음시간은 0.92초, 비교예 6의 젖음시간은 1.02초로 나타났다.The wet time of Example 3 was 0.85 seconds, the wet time of Comparative Example 5 was 0.92 seconds, and the wet time of Comparative Example 6 was 1.02 seconds.
우수한 젖음성은 전자 회로 및 전기 시스템의 솔더 조립에 큰 장점이 된다. 이러한 장점은 납땜 시에 민감한 전자부품이나, 회로기판에 잘 퍼져 납땜부가 견고하고 안정적으로 형성되므로 납땜부의 불량 감소와 강도향상 등의 장점으로 작용한다.Good wettability is a great advantage for solder assembly in electronic circuits and electrical systems. These advantages are well spread on the sensitive electronic components or circuit boards during soldering, so that the soldered parts are formed firmly and stably, which serves as an advantage of reducing defects and improving strength of the soldered parts.
4. 4. 무연솔더Lead-free solder 합금 조성물의 열전도 특성 Thermal Conductivity of Alloy Compositions
[실시예 4]Example 4
베슬을 40rpm으로 회전시키고, 임펠러를 6000rpm으로 10분간 회전시켜 분쇄된 비정형의 그래핀을 제조하였다.The vessel was rotated at 40 rpm and the impeller was rotated at 6000 rpm for 10 minutes to prepare pulverized amorphous graphene.
이후, 그래핀 표면을 금속 증기 증착법을 이용하여 Ag 금속 코팅함으로써 첨가제를 제조하였다. 코팅에 사용된 장비는 스퍼터 코터(sputter coater)이며, 약 50mA 전류로 약 120초간 코팅하였다. 코팅된 금속의 두께는 약 200Å이다.Subsequently, an additive was prepared by coating Ag on the graphene surface using a metal vapor deposition method. The equipment used for coating was a sputter coater and was coated for about 120 seconds with a current of about 50 mA. The thickness of the coated metal is about 200 mm 3.
다음으로, 코팅층 표면을 플라즈마 에칭 처리하였다. 플라즈마 에칭을 위해 95%CF4 + 5%O2 gas를 사용하였으며, 30mTorr의 진공도에서 약 100분간 에칭하였다.Next, the surface of the coating layer was subjected to plasma etching. 95% CF 4 + 5% O 2 gas was used for plasma etching, and was etched for about 100 minutes at a vacuum degree of 30 mTorr.
Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 대기 및 질소분위기의 450℃ 온도 전기로에서 약 30분간 용융시켰다. 이후, 그래핀 표면에 Ag 코팅층이 형성된 첨가제를 전체 조성물의 중량에 대해 0.2%로 용융된 솔더에 첨가하고, 직사각형 4날 형태의 스테인레스 스틸 프로펠러를 이용하여 300rpm으로 20분간 교반시켰다.Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu solder was melted for about 30 minutes in a 450 ° C. temperature electric furnace in an atmosphere and nitrogen atmosphere. Thereafter, an additive in which an Ag coating layer was formed on the graphene surface was added to the molten solder at 0.2% by weight of the total composition, and stirred at 300 rpm for 20 minutes using a rectangular four-blade stainless steel propeller.
[비교예 7]Comparative Example 7
실시예 4와 동일한 방법으로 무연솔더 합금 조성물을 제조하되, 탄소 구조체 표면에 코팅층에 형성되지 않은 첨가제를 이용하였다. A lead-free solder alloy composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that an additive was not formed on the coating layer on the surface of the carbon structure.
[비교예 8]Comparative Example 8
첨가제의 첨가 없이 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 이용하였다.Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder was used without the addition of additives.
[무연솔더 합금 조성물의 열전도 평가][Evaluation of Thermal Conductivity of Pb-Free Solder Alloy Compositions]
실시예 4, 비교예 7 및 비교예 8에 대해 열전도 시험을 실시하였다. 실시예 4, 비교예 7 및 비교예 8의 열전도율은 도 11의 그래프를 통해 확인할 수 있다.The thermal conductivity test was done about Example 4, the comparative example 7, and the comparative example 8. Thermal conductivity of Example 4, Comparative Example 7, and Comparative Example 8 can be confirmed through the graph of FIG.
실시예 4의 열전도율은 44.271/mK, 비교예 7의 열전도율은 43.864W/mK, 비교예 8의 열전도율은 42.468W/mK으로 나타났다.The thermal conductivity of Example 4 was 44.271 / mK, the thermal conductivity of Comparative Example 7 was 43.864W / mK, and the thermal conductivity of Comparative Example 8 was 42.468W / mK.
결과적으로, 표면에 금속 재질의 코팅층이 형성된 탄소 구조체를 첨가한 경우는 금속 코팅층이 형성되지 않은 첨가제를 첨가한 경우 및 첨가제를 별도로 첨가하지 않은 경우보다 우수한 열전도성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 상기 실시예의 나노 입자의 첨가제뿐만 아니라, 아닌 다른 원소의 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물 나노 입자를 사용하였을 때에도 유사한 효과를 나타낼 수 있다.As a result, it can be confirmed that the carbon structure in which the metal coating layer is formed on the surface has better thermal conductivity than the case in which the additive in which the metal coating layer is not formed is added and the additive is not added separately. This phenomenon may have a similar effect when not only the additives of the nanoparticles of the above embodiment, but also oxide, nitride, carbide, and boride nanoparticles of other elements.
5. 5. 무연솔더Lead-free solder 합금 조성물을 이용한 With alloy composition 휴대폰cellphone 프레임 접합 Frame splicing
[실시예 5]Example 5
도 12는 금속층으로서 플라즈마 에칭에 의해 표면 요철 구조가 형성된 Cu coating layer 상에 본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물이 솔더링된 모습을 나타낸다.12 is a view showing a solderless lead-free solder alloy composition according to an embodiment of the present invention on a Cu coating layer having a surface uneven structure formed by plasma etching as a metal layer.
베슬을 40rpm으로 회전시키고, 임펠러를 5000rpm으로 10분간 회전시켜 분쇄된 비정형의 그래핀을 제조하였다.The vessel was rotated at 40 rpm and the impeller was rotated at 5000 rpm for 10 minutes to prepare pulverized amorphous graphene.
이후, 그래핀 표면을 금속 증기 증착법을 이용하여 Ag 금속 코팅함으로써 첨가제를 제조하였다. 코팅에 사용된 장비는 스퍼터 코터(sputter coater)이며, 약 50mA 전류로 약 300초간 코팅하였다. 코팅된 금속의 두께는 약 400Å이다.Subsequently, an additive was prepared by coating Ag on the graphene surface using a metal vapor deposition method. The equipment used for coating was a sputter coater and was coated for about 300 seconds with a current of about 50 mA. The thickness of the coated metal is about 400 mm 3.
다음으로, 그래핀 표면을 플라즈마 에칭 처리하였다. 플라즈마 에칭을 위해 95%CF4 + 5%O2 gas를 사용하였으며, 30mTorr의 진공도에서 약 120분간 에칭하였다.Next, the graphene surface was subjected to plasma etching. 95% CF 4 + 5% O 2 gas was used for the plasma etching, and was etched for about 120 minutes at a vacuum of 30 mTorr.
Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 대기 및 질소분위기의 450℃ 온도 전기로에서 약 20분간 용융시켰다. 이후, 그래핀 표면에 Ag 코팅층이 형성된 첨가제를 전체 조성물의 중량에 대해 0.2%로 용융된 솔더에 첨가하고, 직사각형 4날 형태의 스테인레스 스틸 프로펠러를 이용하여 300rpm으로 30분간 교반시켜 본 발명의 일 실시예에 의한 무연솔더 합금 조성물을 제조하였다.Sn-3.0 wt% Ag-0.5 wt% Cu solder was melted for about 20 minutes in a 450 ° C. temperature electric furnace in an atmosphere and nitrogen atmosphere. Thereafter, an additive having an Ag coating layer formed on the surface of graphene was added to the molten solder at 0.2% based on the total weight of the composition, and stirred at 300 rpm for 30 minutes using a rectangular four-blade stainless steel propeller, thereby implementing the present invention. A lead-free solder alloy composition was prepared according to the example.
[실시예 6]Example 6
실시예 5와 동일한 방법으로 무연솔더 합금 조성물을 제조하되, 탄소 구조체 표면에 코팅층에 형성되지 않은 첨가제를 이용하였다. A lead-free solder alloy composition was prepared in the same manner as in Example 5, except that an additive was not formed on the coating layer on the surface of the carbon structure.
[실시예 7]Example 7
첨가제의 첨가 없이 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더를 이용하였다.Sn-3.0wt% Ag-0.5wt% Cu solder was used without the addition of additives.
[무연솔더 합금 조성물을 이용한 휴대폰 프레임 접합 평가][Evaluation of Mobile Phone Frame Bonding Using Pb-Free Solder Alloy Composition]
실시예 5, 실시예 6, 실시예 7에 대해 휴대폰 프레임 접합을 실시하였다.Mobile phone frame bonding was implemented about Example 5, Example 6, and Example 7.
0.1%Cu-0.5%Fe-1.3%Mn-0.3%Si-0.1%Zn 및 잔부 Al로 구성된 알루미늄 3003 기판을 준비하고, 30 x 30 x 1 mm 규격으로 가공하였다. 가공한 다음, 표면을 연마한 후, 세척하고, Al 기판 표면에 Cu 재질의 금속층을 100㎛ 형성하였다. 사용된 장비는 스퍼터(sputter) 장비로, 50mA의 전류로 280초 동안 코팅하였다.An aluminum 3003 substrate composed of 0.1% Cu-0.5% Fe-1.3% Mn-0.3% Si-0.1% Zn and the balance Al was prepared and processed to a 30 × 30 × 1 mm specification. After processing, the surface was polished and then washed, and a 100 μm metal layer of Cu was formed on the Al substrate surface. The equipment used was a sputter equipment, which was coated for 280 seconds with a current of 50 mA.
플라즈마 에칭을 가하여 금속층 표면에 불규칙적인 요철구조를 형성하였다.Plasma etching was applied to form irregularities on the surface of the metal layer.
상기 기판의 표면 플라즈마 에칭 단계는 앵커 효과(anchor effect)에 의해 솔더가 기판의 빈 구멍이나 오목한 곳에 혼입되어 결과적으로, 기계적 결합력이 증가하게 되어 합금의 강도를 향상시키는 효과가 있다.The surface plasma etching step of the substrate has an effect of improving the strength of the alloy by increasing the mechanical bonding force as a result of the solder is mixed into the hollow hole or recess of the substrate by the anchor effect.
무연솔더 합금 조성물을 준비된 Cu 금속층이 형성된 알루미늄 기판 위에 위치시키고, 300℃ 온도를 가하여 접합하였다.The lead-free solder alloy composition was placed on the prepared aluminum substrate on which the Cu metal layer was formed and joined by applying a temperature of 300 ° C.
도 13에 본 발명의 일 실시예에 의한 Cu 금속층이 형성된 알루미늄 기판 위 무연솔더 합금 조성물이 솔더링된 모습을 나타낸 광학 현미경 사진을 통해 나타내었다.13 is shown through an optical photomicrograph showing a state in which a lead-free solder alloy composition is soldered on an aluminum substrate on which a Cu metal layer is formed according to an embodiment of the present invention.
접합 결과, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7 모두 보이드 및 균열 등의 결함이 없는 양호한 접합면을 확인하였다.As a result of the joining, all of Example 5, Example 6, and Example 7 confirmed the favorable joining surface without defects, such as a void and a crack.
본 발명은 상기 실시예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments and / or embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person of ordinary skill in the art may change the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that it can be practiced in other specific forms without doing so. Therefore, it should be understood that the embodiments and / or embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
Claims (19)
상기 탄소 구조체의 표면 상에 금속 재질의 코팅층을 형성시켜 첨가제를 제조하는 단계;
플라즈마 에칭을 수행하여 상기 코팅층의 표면을 가공하는 단계;
Sn을 포함하는 솔더를 용융하는 단계; 및
상기 첨가제 및 용융된 솔더를 혼합한 후, 교반하는 단계;를 포함하고,
상기 금속은 Ag, Ni, Pt 및 Pd 중에서 1종 이상을 포함하고,
상기 첨가제는, 평균 입경이 1nm 내지 100㎛이고,
상기 탄소 구조체를 비정형으로 형성시키는 단계는 10 내지 60rpm으로 회전하는 베슬 및 베슬 내에서 3000 내지 14000rpm으로 회전하는 임펠러를 이용하고,
상기 플라즈마 에칭은 CF4 및 O2 가스 분위기 및 20 내지 50mTorr 진공도하에서 30 내지 150분간 플라즈마 에칭하고,
상기 교반하는 단계에서 100 내지 500rpm으로 회전하는 프로펠러를 이용하여 20 내지 50분 동안 교반하는 무연솔더 합금 조성물 제조방법.Pulverizing the carbon structure to form the carbon structure atypically;
Preparing an additive by forming a metal coating layer on a surface of the carbon structure;
Processing the surface of the coating layer by performing plasma etching;
Melting a solder containing Sn; And
And mixing the additives and the molten solder, followed by stirring.
The metal comprises at least one of Ag, Ni, Pt and Pd,
The additive has an average particle diameter of 1 nm to 100 µm,
Forming the carbon structure into an amorphous form using a vessel rotating at 10 to 60 rpm and an impeller rotating at 3000 to 14000 rpm in the vessel,
The plasma etching is plasma-etched for 30 to 150 minutes under CF 4 and O 2 gas atmosphere and 20 to 50mTorr vacuum degree,
Method for producing a lead-free solder alloy composition for stirring for 20 to 50 minutes using a propeller rotating at 100 to 500rpm in the stirring step.
상기 첨가제를 제조하는 단계에서,
스퍼터 코터를 이용하여 20 내지 60mA의 전류를 인가하여 70 내지 280초 동안 코팅하는 무연솔더 합금 조성물 제조방법.The method of claim 8,
In the step of preparing the additive,
Method for producing a lead-free solder alloy composition for coating for 70 to 280 seconds by applying a current of 20 to 60mA using a sputter coater.
상기 교반하는 단계 이후,
상기 교반된 첨가제 및 솔더를 관통홀에 통과시켜 솔더 볼로 가공하는 단계;를 더 포함하는 무연솔더 합금 조성물 제조방법.The method of claim 8,
After the stirring step,
Leading the stirred additive and the solder through the through-hole to process into a solder ball; further comprising a lead-free solder alloy composition manufacturing method.
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