KR20140133221A - 솔더 페이스트 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 플럭스 및 상기 플러스와 혼합되고, 제1 분말과 제2 분말을 포함하는 혼합 분말을 포함하며, 상기 제1 분말은 주석(Sn), 및 상기 주석(Sn)에 고용되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 상기 제2 분말은 표면에 은(Ag)이 코팅된 구리(Cu) 분말이다.

Description

솔더 페이스트{SOLDER PASTE}
실시 예는 땜납 분말과 납땝용 플럭스를 혼화한 솔더 페이스트에 관한 것이다.
전자 부품의 내부 접합에 사용되는 납땜은 그 접합 부분이 미세하기 때문에 미세한 납땜이 가능한 리플로우 솔더링이 사용된다. 리플로우 솔더링에 사용되는 솔더 페이스트(solder paste)는 땜납 분말과 납땜용 플럭스를 혼화한 것이다.
환경 오염 방지를 위하여 전자 부품의 내부 접합에는 무연 땜납("Pb 프리 땜납"이라고도 함)이 널리 사용되고 있다. Pb 프리(free) 땜납이란 Pb를 배제하고, Sn, Ag, Sb, Cu, Zn, Bi, Ni, Cr, Fe, P, Ge, Ga 등의 원소를 2종 이상 조합한 땜납 분말을 사용하는 것이다.
그리고 Pb 프리 땜납으로는 Sn, Ag, 및 Cu를 혼합한 Sn-Ag계 합금이 널리 사용될 수 있다. Sn-Ag계 합금을 사용할 경우의 납땜 온도는 약 240℃ ~ 250℃가 되기 때문에 무연 땜납은 적어도 250℃보다 높은 고상선 온도를 갖는 것이어야 한다.
실시 예는 젖음성을 향상시키고, 보이드 발생을 억제할 수 있는 솔더 페이스트를 제공한다.
실시 예에 따른 솔더 페이스트는 플럭스; 및 상기 플러스와 혼합되고, 제1 분말과 제2 분말을 포함하는 혼합 분말을 포함하며, 상기 제1 분말은 주석(Sn), 및 상기 주석(Sn)에 고용되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 상기 제2 분말은 표면에 은(Ag)이 코팅된 구리(Cu) 분말이다.
상기 적어도 하나의 금속 원소는 구리(Cu) 및 은(Ag)을 포함할 수 있다.
상기 제1 분말은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 분말의 산화 개시 온도는 219℃ 이상일 수 있다.
상기 제2 분말의 중량은 상기 혼합 분말의 중량 대비 5% ~ 40%일 수 있다.
상기 제2 분말의 코팅된 은의 중량은 상기 제2 분말에 포함되는 구리 분말의 중량 대비 10% ~ 50%일 수 있다.
상기 제2 분말에 포함되는 구리 분말의 직경은 2um ~ 25um일 수 있다.
상기 제2 분말의 코팅된 은의 두께는 1um이하일 수 있다.
상기 제1 분말에 포함되는 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 중량비는 96.5: 3: 0.5일 수 있다.
실시 예는 젖음성을 향상시키고, 보이드 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 솔더 페이스트의 개념도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 분말의 확대도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 분말의 확대도를 나타낸다.
도 4는 구리와 주석 반응시의 활성화 에너지, 및 은과 주석 반응시의 활성화 에너지를 나타낸다.
도 5는 제1 분말의 주석과 제2 분말의 구리에 대한 제1 상평형도를 나타낸다.
도 6은 제1 분말의 주석과 제2 분말의 은에 대한 제2 상평형도를 나타낸다.
도 7a는 제2 분말의 온도에 따른 발열량 변화의 제1 실시 예를 나타낸다.
도 7b는 도 7a에 도시된 제2 분말의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 8a는 제2 분말의 온도에 따른 발열량 변화의 제2 실시 예를 나타낸다.
도 8b는 도 8a에 도시된 제2 분말의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 9a는 제2 분말의 온도에 따른 발열량 변화의 제3 실시 예를 나타낸다.
도 9b는 도 9a에 도시된 제2 분말의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 10a는 제2 분말의 온도에 따른 발열량 변화의 제4 실시 예를 나타낸다.
도 10b는 도 10a에 도시된 제2 분말의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 11a는 제2 분말의 온도에 따른 발열량 변화의 제5 실시 예를 나타낸다.
도 11b는 도 11a에 도시된 제2 분말의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 12a는 일반적인 솔더 페이스트를 사용한 땝납층을 나타낸다.
도 12b는 실시 예에 따른 솔더 페이스트를 사용한 땝납층을 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 솔더 페이스트 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)의 개념도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 분말(10)의 확대도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 제2 분말(20)의 확대도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 솔더 페이스트(100)는 혼합 분말(5)과 플럭스(flux, 30)를 포함하며, 혼합 분말(5)과 플럭스(flux, 50)가 혼합된 형태일 수 있다.
혼합 분말(5)은 땜납 분말로서, 제1 분말(10) 및 제2 분말(20)이 혼합된 형태일 수 있다.
플럭스(50)는 리플로우 솔더링 공정에서 모재(예컨대, 기판)나, 모재와 접촉할 부품 표면의 오염 물질이나 납땜시 고온에 의한 모재 또는 모재와 접촉할 부품의 표면의 산화 방지함으로써, 솔더링(soldering)시 모재와 부품 사이의 접착성을 좋게 하는 역할을 한다.
플럭스(50)는 액상, 연성을 갖는 고상, 또는 고상일 수 있다. 플럭스(50)는 로진(rosin), 시너(thinner), 및 활성화제 등을 포함할 수 있다. 시너는 휘발성이 있어 기화되고, 로진과 활성화제는 고형성분인 잔류물로 남게 된다.
로진은 약산성 활성화제로 사용될 수 있으며, 금속의 산화를 방지하기 위하여 첨가될 수 있다. 로진은 이분(diproportionated) 로진, 수소화 로진, 탈수소화 로진, 또는 개질되지 않는 로진 중에서 선택된 1종 이상의 물질일 수 있다.
활성화제는 납땜이 수행될 기판 부분에 존재할 수 있는 산화막(예컨대, PCB 기판의 산화된 구리 또는 납땜의 산화물)을 분해하거나 제거하는 역할을 할 수 있다.
플럭스(50)는 가열시 할로겐화 수소를 방출하는 할로겐화 화합물을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예컨대, 할로겐화 화합물은 트랜스-2, 3-디브로모-2-부텐-1, 4-디올, 메조-2, 3-디브로모숙신산, 트리스-(2,3-디브로모프로필) 이소시아누레이트 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
활성화제, 겔화제, 및 수지 등을 용매 중에 분산시킴으로써 플럭스(50)를 형성할 수 있다. 여기에서 사용되는 "수지"라는 용어는 로진과 같은 천연 수지, 화학적으로 개질된 로진, 및 합성 수지를 포함할 수 있다. 로진은 소나무의 수액과 같은 천연의 원천에서 수득되는 천연 물질이며, 아비에트산(abietic acid)의 이성체를 함유할 수 있다.
플럭스(50)는 조성물의 총 중량 대비 30% ~ 70% 중량의 활성화제 성분을 포함할 수 있고, 바람직하게는 40% ~ 60% 중량의 활성화제 성분을 포함할 수 있다. 또한 플럭스(50)는 조성물의 총 중량 대비 0.1% ~ 10% 중량의 겔화제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.4% ~ 1% 중량의 겔화제를 포함할 수 있다.
플럭스(50)의 레올로지(rheology)는 플럭스(50)에 존재하는 겔화제의 수준에 의존할 수 있으며, 플럭스(50)는 뉴턴 레올로지(Newtonian rheology)를 가질 수 있다.
제1 분말(10)은 주석(Sn)을 주성분으로 하며, 주석(Sn)에 고용되는 금속 원소와의 합금일 수 있다. 이때, 주석(Sn)에 고용되는 금속 원소로는 Ag, Cu, Sb, Bi, In, 및 Zn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 분말(10)은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)를 구성 성분으로 할 수 있으며, 제1 분말(10)은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu) 합금으로 이루어진 괴(lump)를 분말 형태로 쪼개어 얻을 수 있다.
예컨대, 제1 분말(10)에서 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 중량비(%)는 96.5%:3%:0.5%일 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 분말(20)은 주석(Sn)에 고용되는 금속 원소의 표면에 은(Ag)이 코팅된 분말일 수 있다. 예컨대, 제2 분말(20)은 은(Ag, 24)이 표면에 코팅된 구리(Cu) 분말(22)일 수 있다.
구리(Cu) 분말(22) 표면에 은(Ag)을 코팅하여 은(Ag) 코팅막(24)을 형성함으로써, 제2 분말(20)을 얻을 수 있다. 예컨대, 은(Ag) 코팅막(24)은 도금법, 또는 수용액에서의 침전법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
리플로우 솔더링 공정 시, 은(Ag) 코팅막(24)은 구리 분말(22)의 표면으로 주석(Sn)이 확산하는 것을 차단하는 장벽 역할을 할 수 있다.
리플로우 솔더링 공정은 다음과 같이 진행될 수 있다.
솔더 페이스트(100)를 납땜하고자 하는 곳에 도포한 후, 도포된 솔더 페이스트(100)를 240℃ ~ 250℃의 온도로 가열한다.
주석(Sn)의 용융점은 은(Ag)의 용융점 및 구리(Cu)의 용융점보다 낮기 때문에, 제1 분말(10)에 포함된 주석(Sn)은 용융되고, 용융된 주석(Sn)은 제1 분말(10)에 포함된 은(Ag) 및 구리(Cu)와 반응하여 금속간 화합물을 형성할 수 있다.
예컨대, 용융된 주석(Sn)은 제1 분말(10)에 포함된 은(Ag)과 반응하여 Ag3Sn을 형성할 수 있고, 용융된 주석(Sn)은 제1 분말(10)에 포함된 구리(Cu)와 반응하여 Cu3Sn, Cu6Sn5 등을 형성할 수 있다.
그러나, 용융된 주석(Sn)은 제2 분말(20)의 구리(22)와는 즉시 반응할 수 없다. 즉 은(Ag) 코팅막(24) 때문에 용융된 주석(Sn)은 구리 분말(22)과는 바로 반응할 수 없고, 은(Ag) 코팅막(24)과 반응하여 금속간 화합물(예컨대, Ag3Sn)을 형성할 수 있다. 반응에 의하여 은(Ag) 코팅막(24)이 모두 제거된 후에야 비로소 용융된 주석(Sn)은 구리(24)와 반응하여 금속간 화합물을 형성할 수 있다.
이와 같이, 은(Ag) 코팅막(24)은 제1 분말(10)의 용융된 주석(Sn)과 제2 분말(20)의 구리(22) 간의 반응을 억제하는 역할을 할 수 있다.
도 4는 구리(Cu)와 주석(Sn) 반응시의 활성화 에너지, 및 은(Ag)과 주석(Sn) 반응시의 활성화 에너지를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 구리(Cu)와 주석(Sn) 반응시의 제1 활성화 에너지는 28 (KJ/mol)이고, 은(Ag)과 주석(Sn) 반응시의 제2 활성화 에너지는 52.6(KJ/mol)임을 알 수 있다. 즉 제2 활성화 에너지가 제1 활성화 에너지에 비하여 약 2배 크기 때문에, 은(Ag)이 주석(Sn)으로 확산하는 것은 구리(Cu)가 주석(Sn)으로 확산하는 것보다 느리게 진행될 수 있다.
따라서 실시 예는 리플로우 솔더링 공정 시 구리 분말(22) 표면에 형성된 은(Ag) 코팅막(24)에 의하여 주석(Sn)이 구리 분말(22)로 확산하는 것을 억제함으로써, 주석(Sn)이 납땜하고자 하는 곳에 충분히 젖을 시간(wetting time)을 확보할 수 있어, 젖음성(wettability)을 향상시킬 수 있다.
또한 용융된 주석(Sn)과 구리 분말(22)이 반응이 늦게 일어나기 때문에, 반응물에 의하여 제1 분말(10)과 제2 분말(20) 사이의 보이드(void)가 제거될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있기 때문에, 실시 예는 납땜 후 생성되는 땜납층 내에 보이드 생성을 억제할 수 있다.
도 5는 제1 분말(10)의 주석(Sn)과 제2 분말(20)의 구리(22)에 대한 제1 상평형도를 나타내고, 도 6은 제1 분말(10)의 주석(Sn)과 제2 분말(20)의 은(24)에 대한 제2 상평형도를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 상평형도에 표시되는 은(Ag)의 액상선의 기울기가 제1 상평형도에 표시되는 구리(Cu)의 액상선의 기울기에 비하여, 중량(%)이 증가할수록 완만하게 증가하는 것을 알 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 제1 상평도 및 제2 상평형도를 참조할 때, 실시 예는 구리 분말(22)의 직경(D1) 및 은(Ag) 코팅막(24)의 두께(D2)를 조절함으로써, 젖음성을 향상시킬 수 있고, 납땝층 내에 보이드 발생을 억제할 수 있다.
제2 분말(20)의 중량은 혼합 분말(5)의 전체 중량에 대하여 5% ~ 40%일 수 있다. 만약 제2 분말(20)의 중량이 5% 미만일 경우에는 재용융 방지 효과가 나타나지 않을 수 있고, 제2 분말(20)의 중량이 40%를 초과할 경우에는 제1 분말(10)과의 반응량이 너무 많아져서 충분한 젖음성을 확보할 수 없고, 이로 인하여 납땜층 내에 다수의 보이드가 발생할 수 있다.
은(Ag) 코팅막(24)의 중량은 구리 분말(22) 중량의 10% ~ 50%일 수 있다.
만약 은(Ag) 코팅막(24)의 중량이 10% 미만일 경우에는 후술하는 제2 분말(20)의 산화가 시작되는 온도(이하 "산화 개시 온도"라 한다)가 제1 분말(10)의 공융점(예컨대, 약 213℃)보다 낮게 나타날 수 있고, 은(Ag) 코팅막(24)의 중량이 50%를 초과할 경우에는 솔더 페이스트(100)의 가격이 올라가게 되어 비경제적일 수 있다.
구리 분말(22)의 직경(D1)은 2um ~ 25um일 수 있으며, 바람직하게는 4um ~ 7um일 수 있다.
구리 분말(22)의 직경(D1)이 2um보다 작을 경우에는 비표면적(specific surface area)이 넓기 때문에 제1 분말(10)의 주석(Sn)과의 반응이 너무 빨리 진행되고, 이로 인하여 젖음성이 나빠질 수 있다.
반면에 구리 분말(22)의 직경(D2)이 25um를 초과할 경우에는 용융된 주석(Sn)과의 반응이 느려 첨가량이 많아지거나, 땜납층의 강도가 떨어질 수 있다. 그리고 땜납 강도가 떨어짐에 따라 후속 공정에서 땜납층이 재용융(re-melting)될 수 있다.
은(Ag) 코팅막(24)의 두께(D2)는 1um이하 일 수 있다. 은(Ag) 코팅막(24)의 두께(D2)가 너무 두꺼워지면 솔더 페이스트(100)의 가격이 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.
제2 분말(20)의 산화 개시 온도가 제1 분말(10)의 공융점의 온도보다 낮을 경우에 땜납층에 보이드(void)가 많이 발생하기 때문에, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도가 제1 분말(10)의 공융점의 온도보다 높게 되도록 제2 분말(20)의 중량, 구리 분말(22)의 직경(D1), 및 은 코팅막(24)의 두께(D2)를 결정해야 한다.
도 7a는 제2 분말(20)의 온도에 따른 발열량 변화의 제1 실시 예를 나타내고, 도 7b는 도 7a에 도시된 제2 분말(20)의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 구리 분말(22)의 직경(D1)이 4um이고, 혼합 분말(5)의 중량 대비 제2 분말(20)의 중량은 10%이고, 은 코팅막(24)의 두께(D2)는 0.1um인 경우이다.
도 7a를 참조하면, 제2 분말(20)의 발열량(Heat flow)이 약 221℃에서 급격히 증가하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 221℃로 추정할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제2 분말(20)의 중량이 약 219℃에서 증가하기 시작하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 219℃로 추정할 수 있다.
도 7a 및 도 7b의 실험 결과에 비추어 볼 때, 제1 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)의 제2 분말(20)의 산화 개시 온도는 적어도 제1 분말(10)의 공융점(eutectic point, 예컨대, 약 213℃) 보다 높을 수 있다.
제2 분말(20)의 산화 개시 온도가 적어도 제1 분말(10)의 공융점 보다 높기 때문에, 리플로우 솔더링 공정에서 제1 분말(10)의 주석(Sn)은 액상으로 존재할 수 있다. 리플로우 솔더링 공정시 액상의 주석(Sn)에 의하여 제1 분말(10)은 산소와의 반응이 차단되기 때문에, 제1 실시 예에 따른 솔더 페이스트의 제2 분말(20)은 리플로우 솔더링 공정시 산화가 거의 일어나지 않는다.
도 8a는 제2 분말(20)의 온도에 따른 발열량 변화의 제2 실시 예를 나타내고, 도 8b는 도 8a에 도시된 제2 분말(20)의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 구리 분말(22)의 직경(D1)이 4um이고, 혼합 분말(5)의 중량 대비 제2 분말(20)의 중량은 15%이고, 은 코팅막(24)의 두께(D2)는 0.2um인 경우이다.
도 8a를 참조하면, 제2 분말(20)의 발열량이 약 259.62℃에서 급격히 증가하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 259.62℃로 추정할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제2 분말(20)의 중량이 약 258.70℃에서 증가하기 시작하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 258.70℃로 추정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b의 실험 결과에 비추어 볼 때, 제3 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)의 제2 분말(20)의 산화 개시 온도는 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)보다 높으며, 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)에서 산화가 일어나지 않음을 알 수 있다.
도 9a는 제2 분말(20)의 온도에 따른 발열량 변화의 제3 실시 예를 나타내고, 도 9b은 도 9a에 도시된 제2 분말(20)의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b는 구리 분말(22)의 직경(D1)이 7um이고, 혼합 분말(5)의 중량 대비 제2 분말(20)의 중량은 12%이고, 은 코팅막(24)의 두께(D2)는 0.2um인 경우이다.
도 9a을 참조하면, 제2 분말(20)의 발열량이 약 273.17℃에서 급격히 증가하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 273.17℃로 추정할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제2 분말(20)의 중량이 약 260.72℃에서 증가하기 시작하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 약 260.72℃로 추정할 수 있다.
도 9a 및 도 9b의 실험 결과에 비추어 볼 때, 제3 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)에서 제2 분말(20)의 산화 개시 온도는 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)보다 높으며, 제2 분말(20)은 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)에서 산화가 일어나지 않음을 알 수 있다.
도 10a는 제2 분말(20)의 온도에 따른 발열량 변화의 제4 실시 예를 나타내고, 도 10b는 도 10a에 도시된 제2 분말(20)의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 구리 분말(22)의 직경(D1)이 7um이고, 혼합 분말(5)의 중량 대비 제2 분말(20)의 중량은 20%이고, 은 코팅막(24)의 두께(D2)는 0.4um인 경우이다.
도 10a을 참조하면, 350℃ 이하의 온도에서는 제2 분말(20)의 발열량이 급격히 증가하는 것이 관측되지 않는다.
도 10b를 참조하면, 제2 분말(20)의 중량이 약 286.24℃에서 증가하기 시작하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 286.24℃로 추정할 수 있다.
도 10a 및 도 10b의 실험 결과에 비추어 볼 때, 제4 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)에서 제2 분말(20)의 산화 개시 온도는 적어도 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)보다 높으며, 제2 분말(20)은 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)에서 산화가 일어나지 않음을 알 수 있다.
도 11a는 제2 분말(20)의 온도에 따른 발열량 변화의 제5 실시 예를 나타내고, 도 11b는 도 11a에 도시된 제2 분말(20)의 온도에 따른 중량 변화를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b는 구리 분말(22)의 직경(D1)이 7um이고, 혼합 분말(5)의 중량 대비 제2 분말(20)의 중량은 30%이고, 은 코팅막(24)의 두께(D2)는 0.6um인 경우이다.
도 11a을 참조하면, 350℃ 이하의 온도에서는 제2 분말(20)의 발열량이 급격히 증가하는 것이 관측되지 않는다.
도 11b를 참조하면, 제2 분말(20)의 중량이 약 299.88℃에서 증가하기 시작하는 것에 비추어 볼 때, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도를 299.88℃로 추정할 수 있다.
도 11a 및 도 11b의 실험 결과에 비추어 볼 때, 제5 실시 예에 따른 솔더 페이스트(100)에서 제2 분말(20)의 산화 개시 온도는 적어도 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)보다 높으며, 제2 분말(20)은 리플로우 솔더링 온도(예컨대, 240℃ ~ 250℃)에서 산화가 일어나지 않음을 알 수 있다.
땜납의 젖음성을 향상시키기 위하여 제2 분말(20)의 구리 분말(22) 표면에 제1 분말(10)의 주석(Sn)의 확산을 저해하는 배리어(barrier) 코팅막의 재료가 될 수 있는 금속은 주석(Sn)에 고용될 수 있는 것이어야 하고, 용융 온도가 주석(Sn)과 동일하거나 높아야 하고, 주석에 고용되었을 때 납땜성을 저해하지 않아야 한다.
이와 같은 조건을 만족하는 코팅막으로는 실시 예와 같은 은(Ag)이 사용될 수 있으며, 니켈(Ni)도 이와 같은 조건을 만족할 수 있다. 그러나 니켈(Ni)은 제1 분말(10)의 공융점(예컨대, 약 213℃)보다 낮은 온도에서 산화가 잘 일어나기 때문에, 납땜 후 생성되는 땜납층에 보이드(void)가 많이 발생할 수 있다.
즉 니켈(Ni)은 제1 분말(10)의 공융점(예컨대, 약 213℃) 이하에서 이미 산화가 일어나기 때문에, 리플로우 솔더링 공정 진행 시 제2 분말의 니켈 코팅막은 이미 산화된 상태이고, 이로 인하여 납땝 후 생성되는 땜납층에 보이드(void)가 많이 발생할 수 있다.
따라서 니켈(Ni)을 배리어 코팅막의 재료로 사용할 경우에는, 땜납층에 보이드(void)가 많이 발생하기 때문에 땜납층의 전기 저항이 증가할 수 있고, 방열이 잘 되지 않을 수 있으며, 산화를 방지하기 위해서 질소 분위기에서 리플로우 솔더링 공정을 진행해야 하는 제약이 따를 수 있다.
그러나 실시 예는 배리어 코팅막으로 니켈(Ni)보다 산화에 둔감한 은(Ag)을 사용한다. 또한 상술한 실험 결과들에 따르면, 실시 예는 제2 분말(20)의 중량 및 은 코팅막(24)의 두께를 적절히 조절함으로써, 제2 분말(20)의 산화 개시 온도가 적어도 제1 분말(10)의 공융점(예컨대, 약 213℃) 보다 높은 약 219℃ 이상이 되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 리플로우 솔더링 온도(약 240℃ ~ 250℃)에서 제2 분말(20)의 산화가 거의 일어나지 않기 때문에, 실시 예는 땜납층에 보이드(void) 발생을 억제할 수 있고, 발생된 보이드(void)에 기인하는 전기 저항 증가 및 방열 효율의 악화를 방지할 수 있다.
또한 실시 예는 리플로우 솔더링 공정 시 제2 분말(20)의 산화가 거의 일어나지 않기 때문에, 리플로우 솔더링 공정 시 질소 분위기의 제약이나, 산소 농도의 제약을 받지 않을 수 있다.
도 12a는 일반적인 솔더 페이스트를 사용한 땜납층(110)을 나타내고, 도 12b는 실시 예에 따른 솔더 페이스트를 사용한 땝납층(120)을 나타낸다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 땜납층(110)은 젖음성이 좋지 않고, 보이드(void)의 개수도 많은데 반하여, 땜납층(120)은 젖음성이 좋아 측부에 필렛(fillet, 220)이 매끄럽게 형성될 수 있으며, 보이드(void)의 수도 적음을 알 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 분말 20: 제2 분말
24: 은 코팅막 30: 플럭스.

Claims (9)

  1. 플럭스; 및
    상기 플러스와 혼합되고, 제1 분말과 제2 분말을 포함하는 혼합 분말을 포함하며,
    상기 제1 분말은 주석(Sn), 및 상기 주석(Sn)에 고용되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 상기 제2 분말은 표면에 은(Ag)이 코팅된 구리(Cu) 분말인 솔더 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속 원소는 구리(Cu) 및 은(Ag)을 포함하는 솔더 페이스트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 분말은 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 합금으로 이루어진 솔더 페이스트.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 분말의 산화 개시 온도는 219℃ 이상인 솔더 페이스트.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 분말의 중량은 상기 혼합 분말의 중량 대비 5% ~ 40%인 솔더 페이스트.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 분말의 코팅된 은의 중량은 상기 제2 분말에 포함되는 구리 분말의 중량 대비 10% ~ 50%인 솔더 페이스트.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 분말에 포함되는 구리 분말의 직경은 2um ~ 25um인 솔더 페이스트.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2 분말의 코팅된 은의 두께는 1um이하인 솔더 페이스트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분말에 포함되는 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu)의 중량비는 96.5: 3: 0.5인 솔더 페이스트.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622533B2 (en) 2015-12-15 2020-04-14 Lg Chem, Ltd. Metal paste and thermoelectric module

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9282638B2 (en) * 2012-01-13 2016-03-08 Zycube Co., Ltd. Electrode, electrode material, and electrode formation method
JP7145855B2 (ja) * 2017-11-22 2022-10-03 深▲チェン▼市福英達工業技術有限公司 マイクロ／ナノ粒子強化型複合はんだ及びその調製方法
CN109244686B (zh) * 2018-07-26 2021-06-18 合德华厦安防科技有限公司 一种用于接地系统的芯棒及其制备方法
US11581239B2 (en) * 2019-01-18 2023-02-14 Indium Corporation Lead-free solder paste as thermal interface material
EP3782764A1 (de) * 2019-08-19 2021-02-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co KG Cu-pasten/lotkombination zur erzeugung bleifreier hochtemepraturstabiler lötverbindungen
CN111571065B (zh) * 2020-05-14 2021-04-13 深圳市唯特偶新材料股份有限公司 一种改善bga封装焊接性能的锡膏及其制备方法
JP2023000704A (ja) * 2021-06-18 2023-01-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 導電性ペーストおよびそれを用いて形成される導電膜
CN114055007B (zh) * 2021-11-16 2023-03-14 陕西众森电能科技有限公司 一种超细低温焊锡粉、锡膏及其制备方法与应用
CN114055008B (zh) * 2021-11-18 2023-09-05 陕西众森电能科技有限公司 一种制备超细焊锡膏的金属粉、焊锡膏及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006102769A (ja) * 2004-10-04 2006-04-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd はんだ材料、電子部品、及び電子部品の製造方法
KR20090007770A (ko) * 2006-04-26 2009-01-20 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 솔더 페이스트
US20110180311A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Solder, electronic part, and method of fabricating electronic part
US20130087605A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Fujitsu Limited Conductive bonding material, conductor bonding method, and semiconductor device production method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1269612C (zh) 2000-12-21 2006-08-16 株式会社日立制作所 焊锡箔、半导体器件、电子器件、半导体组件及功率组件
JP4175857B2 (ja) 2002-09-27 2008-11-05 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル はんだ被覆ボールの製造方法
JP4753090B2 (ja) 2005-01-11 2011-08-17 株式会社村田製作所 はんだペースト、及び電子装置
EP1889683B1 (en) 2005-05-25 2016-02-03 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
US20100291399A1 (en) 2006-09-01 2010-11-18 Rikiya Kato Lid for a functional part and a process for its manufacture
CN102107340B (zh) * 2009-12-24 2015-10-21 汉高股份有限及两合公司 一种焊膏组合物、焊膏及一种助焊剂

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006102769A (ja) * 2004-10-04 2006-04-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd はんだ材料、電子部品、及び電子部品の製造方法
KR20090007770A (ko) * 2006-04-26 2009-01-20 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 솔더 페이스트
US20110180311A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-28 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Solder, electronic part, and method of fabricating electronic part
US20130087605A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Fujitsu Limited Conductive bonding material, conductor bonding method, and semiconductor device production method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622533B2 (en) 2015-12-15 2020-04-14 Lg Chem, Ltd. Metal paste and thermoelectric module
US10998482B2 (en) 2015-12-15 2021-05-04 Lg Chem, Ltd. Metal paste and thermoelectric module

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KR102156373B1 (ko) 2020-09-16
EP2801435A3 (en) 2015-03-04
CN104139249A (zh) 2014-11-12
US9610655B2 (en) 2017-04-04
CN104139249B (zh) 2017-01-18

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