$Cu_5Zn_8$ -bearing solders are proposed to enhance the wetting properties of the Zn-doped solder alloys. The $Cu_5Zn_8$ -bearing solder powders with a diameter of 50-70 μm were fabricated successfully by the mechanical alloying process in which the milling time, the rotational speed and the ball-to-powder weight ratio were controlled. Their composition was identified as Sn-0.31Cu-0.48Zn (in wt.%) by the inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). After making the powders into a paste with a rosin activated type flux, the wetting angles of the $Cu_5Zn_8$ -bearing solder paste on the Cu substrate were compared with those of Sn-0.31Cu-0.48Zn and Sn-0.7Cu bulk solder alloys. As a result, the wetting properties of the $Cu_5Zn_8$ -bearing solder paste were better than the bulk Sn-0.31Cu-0.48Zn and similar with the bulk Sn-0.7Cu. The reason of the enhanced wetting properties is explained through thermodynamic calculations, and interfacial reactions with Cu substrates are also discussed.
일반적으로 솔더 합금계에 Zn가 첨가되면 좋은 계면 반응을 나타내지만 Zn의 심한 산화성으로 인해 젖음 특성이 나빠지게 된다. 본 연구에서는 Zn가 첨가된 솔더의 젖음 특성을 향상시키기 위하여 $Cu_5Zn_8$ -bearing 솔더를 제안해 보았다. 먼저 기계적 합금화 방법을 이용하여 50-70um 크기의 $Cu_5Zn_8$-bearing 솔더 분말을 성공적으로 제조하였다. 그리고 inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) 분석을 통하여 제조된 분말의 조성은 Sn-0.31Cu-0.48Zn (in wt.%)임을 확인 할 수 있었다. 분말과 RA (rosin activated type) flux를 섞은 후 $Cu_5Zn_8$ -bearing solder paste를 제작하고 이 paste를 스크린 프린팅 마스크를 이용하여 Cu 기판 위에 올린 후 반응 시켜 젖음각을 측정하였으며 동일한 방법으로 Sn-0.31Cu-0.48Zn bulk와 Sn-0.7Cu bulk의 젖음각과 비교하였다. 그리고 그 결과는 열역학적인 접근과 해석을 통해 젖음각 개선에 대한 mechanism을 제안해 보았으며, paste와 bulk의 계면 반응을 비교해 보았다.
