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수정된 증발법을 이용하여 제작된 주석 나노입자의 녹는점 강하에 관한 연구
Study on the Melting Point Depression of Tin Nanoparticles Manufactured by Modified Evaporation Method 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.38 no.8 = no.347, 2014년, pp.695 - 700  

김현진 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) ,  백일권 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) ,  김규한 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) ,  장석필 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)

초록
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본 논문에서는 수정된 증발법을 이용하여 제작된 주석(Sn) 나노입자녹는점 강하 특성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 대량생산이 가능한 수정된 증발법을 이용하여 10nm 급 주석 나노입자를 제조하였다. 주석 나노입자 표면의 산화 방지를 위하여 Benzyl Alcohol 을 기본유체로 사용하였으며, 제작된 주석 나노입자의 형상과 입자크기를 알아보기 위하여 투과전자현미경(TEM)을 사용하였다. 제작된 나노입자의 녹는점은 시차주사열량계(DSC)를 통해 측정하였으며, 광전자분광분석기(XPS)를 사용하여 제작된 주석 나노입자의 성분 분석을 진행 하였다. 주석 나노입자의 녹는점은 주석의 녹는점인 $232^{\circ}C$보다 44% 감소한 $129^{\circ}C$로 측정되었다. 녹는점 측정 결과는 Gibbs-Thomson 식 및 Lai 의 식과 비교하였으며, 그 결과 Lai의 식이 실험결과를 잘 예측함을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the present study, the melting temperature depression of Sn nanoparticles manufactured using the modified evaporation method was investigated. For this purpose, a modified evaporation method with mass productivity was developed. Using the manufacturing process, Sn nanoparticles of 10 nm size was ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2 liter 으로 매우 적다. 따라서 본 연구에서는 생산성 문제를 해결하고자 유막 형성 방법을 개선하고 증발 보트(Evaporation Boat)를 증가시켰으며, Closed Loop 을 이용하여 연속적으로 입자 생산을 가능하게 하였다. 수정된 증발법을 이용한 나노입자 제작 장치의 개략도는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
합금 무연 솔더의 단점은 무엇인가? 따라서 납을 사용하지 않는 Sn 기반의 Ag, Cu 등을 사용하는 합금 무연 솔더의 개발이 진행되었 으며, 개발된 무연솔더의 수요는 점차 증가하고 있다. 합금 조성을 바꾸어 개발된 Sn 기반의 무연 솔 더는 납을 포함한 솔더와 유사한 기계적ㆍ전기적 특성을 가지지만 녹는점이 217℃로 기존에 사용되던 납기반 솔더의 녹는점, 183℃보다 매우 높아서 PCB 의 변형 및 에너지 사용량 증가 등과 같은 문제점들을 발생시키게 되었다. 이에 따라 무연 솔더의 합금 조성을 바꾸는 방법 이외에 높은 녹는점을 해결하기 위한 다른 방법이 필요로 하게 되었고 그 해결책 중 하나로 입자의 크기에 따라 녹는점이 감소하는 현상을 이론적으로 표현한 Gibbs-Thomson 식(1)을 기반으로 하는 연구가 진행되었다.
납을 포함한 솔더의 특징은? 칩과 패드 사이의 전기적, 기계적 연결 재료로서 신뢰성이 높고, 저가이며, 녹는점인 낮은 납을 포함한 솔더가 전자 패키징 산업에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 유럽 연합(EU)에서 시행되는 유해물질 사용 규제(RoHS), 폐가전지침(WEEE) 등으로 인해 2006 년부터 납을 포함한 솔더의 사용이 제한되었고, 미국, 일본, 중국 등도 환경오염 및 인체에 유해한 성질 등으로 인하여 납의 사용을 제한하고 있다.
납을 포함한 솔더 사용이 제한된 이유는? 칩과 패드 사이의 전기적, 기계적 연결 재료로서 신뢰성이 높고, 저가이며, 녹는점인 낮은 납을 포함한 솔더가 전자 패키징 산업에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 유럽 연합(EU)에서 시행되는 유해물질 사용 규제(RoHS), 폐가전지침(WEEE) 등으로 인해 2006 년부터 납을 포함한 솔더의 사용이 제한되었고, 미국, 일본, 중국 등도 환경오염 및 인체에 유해한 성질 등으로 인하여 납의 사용을 제한하고 있다. 따라서 납을 사용하지 않는 Sn 기반의 Ag, Cu 등을 사용하는 합금 무연 솔더의 개발이 진행되었 으며, 개발된 무연솔더의 수요는 점차 증가하고 있다.
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참고문헌 (20)

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  16. Zou, C., Gao, Y., Yang, B. and Zhai, Q., 2010, "Melting and Solidification Properties of the Nanoparticles of Sn3.0Ag0.5Cu Lead-Free Solder," Materials Charavterization, Vol. 61, pp. 474-480. 

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  20. Gibbs, J. W., 1948, The Collected Works of J. Willard Gibb, Yale University Press, New Haven 

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