Ti 기반 MXene과 Sn-58Bi의 나노 금속 복합체 제조 및 전자 패키징용 솔더링 특성에 관한 연구 (A Study on the Fabrication of Ti-Based MXene and Sn-58Bi Nano Metal Composites and Their Soldering Properties for Electronic Packaging)

서지정보

· 발행기관 : 한국마이크로전자및패키징학회
· 수록지 정보 : 마이크로전자 및 패키징학회지 / 32권 / 1호 / 114 ~ 122페이지
· 저자명 : 이재정, 슈에한, 고혜리, 손윤철, 우윤성

초록

반도체 칩이 점차 소형화되고 고기능화됨에 따라 칩을 보호하고 성능을 향상시킬 수 있는 보다 견고한 패키징 소재 개발에 대한 요구가 증가하고 있으며, 특히 우수한 열적 및 기계적 안전성을 갖춘 저온 솔더 재료의 개발이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 볼 밀링의 고상 혼합법을 이용하여 Ti3C2Tx로 강화된 비납계 Sn-58Bi 저온 솔더 재료를 개발하였으며, Ti3C2Tx 첨가가 Ti3C2Tx/Sn-58Bi 나노 금속 복합체의 미세구조와 기계적 강도에 미치는 영향을 연구하였다. 실험 결과, Ti3C2Tx의 함량 증가에 따라 Sn-58Bi 합금 조직이 점차 미세화되고 비커스 경도가 증가하였으며, 0.13 wt.%의 Ti3C2Tx가 첨가된 나노 금속 복합체는 약 31%의 경도 증가를 보여주었다. 한편, Ti3C2Tx/Sn-58Bi 나노 금속 복합체 분말로 제작된 솔더와 기판의 계면에서 생성된 금속간 화합물의 두께는 Ti3C2Tx의 함량 증가에 따라 점차 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과로부터 본 연구에서 개발한 Ti3C2Tx와 Sn-58Bi의 나노 금속 복합체는 우수한 열적 및 기계적 신뢰성을 갖춘 전자 패키징 소재로 적용될 수 있음을 제안한다.

영어초록

As semiconductor chips continue to become smaller and more functional, there is an increasing demand for more robust packaging materials that can protect the chips and enhance their performance. In particular, the development of low-temperature solder materials with excellent thermal and mechanical reliability is of great importance. Therefore, in this study, a lead-free Sn-58Bi low-temperature solder material reinforced with Ti3C2Tx was developed using the solid-state mixing method of ball milling. The effects of Ti3C2Tx addition on the microstructure and mechanical strength of the Ti3C2Tx/Sn-58Bi nano metal composite were investigated. The experimental results showed that as the Ti3C2Tx content increased, the microstructure of the Sn-58Bi alloy became progressively finer, and the Vickers hardness increased. The nano metal composite with 0.13 wt.% Ti3C2Tx exhibited an approximately 31% increase in hardness. Meanwhile, the thickness of intermetallic compounds (IMCs) formed at the interface between the solder and the substrate made from Ti3C2Tx/Sn-58Bi nano metal composite powder gradually decreased as the Ti3C2Tx content increased. These results suggest that the Ti3C2Tx/Sn-58Bi nano metal composite developed in this study can be applied as an electronic packaging material with excellent thermal and mechanical reliability.

참고자료

· 없음