본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu무연솔더 접합부의 신뢰성 저하 및 발열에 의한 열적 특성 저하를 분석하기 위해 열충격 시험과 고온시효 시험을 수행하였으며, 열에 의한 접합특성 변화를 고찰하기 위해 전단시험을 수행하였다. 열충격 시험은 –40℃~125℃의 온도조건에서 고온 15분 저온 15분으로 30분 1사이클로 총 1000사이클 수행하였으며 고온시효 시험은 80℃, 120℃, 160℃, 200℃의 온도조건에서 500시간 방치하였다. 전단시험 결과초기시편의 전단력은 27.4gf로 측정되었지만, 80℃의 온도에 500시간 노출된 후의 전단력은 평균 2%의 전단력 저하를 확인 할 수 있었다. 120℃는 9%, 160℃는 14%, 200℃의 시험조건에서는 평균 19%의 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 열충격 시험 1000사이클 후 전단력을 측정한 결과 초기 전단력 대비 29%의 전단력 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. SAC305 솔더접합부의 단면관찰을 수행한 결과 고온시효 시험에서는 솔더 접합부의 균열이 확인되지 않았지만, 열충격 시험을 수행한 시편에서는 800사이클 이후 솔더접합부에서 균열이 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 단면관찰 결과 Cu Pad와 솔더접합부 계면에서 Sn-Cu금속간화합물이 확인 되었다. 시험 전 금속간화합물의 두께는 2.06um 이었으며, 80℃의 조건에서 2.50um, 120℃의 조건에서 5.13um, 160℃조건에서는 6.90um, 200℃의 조건에서는 9.40um의 금속간화합물 층을 확인하였다. 열충격 시험에 따른 금속간화합물의 성장은 4.00um으로 나타났다. 따라서 SAC305 무연솔더 접합부가 열에 노출되어 ...
본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu무연솔더 접합부의 신뢰성 저하 및 발열에 의한 열적 특성 저하를 분석하기 위해 열충격 시험과 고온시효 시험을 수행하였으며, 열에 의한 접합특성 변화를 고찰하기 위해 전단시험을 수행하였다. 열충격 시험은 –40℃~125℃의 온도조건에서 고온 15분 저온 15분으로 30분 1사이클로 총 1000사이클 수행하였으며 고온시효 시험은 80℃, 120℃, 160℃, 200℃의 온도조건에서 500시간 방치하였다. 전단시험 결과초기시편의 전단력은 27.4gf로 측정되었지만, 80℃의 온도에 500시간 노출된 후의 전단력은 평균 2%의 전단력 저하를 확인 할 수 있었다. 120℃는 9%, 160℃는 14%, 200℃의 시험조건에서는 평균 19%의 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 열충격 시험 1000사이클 후 전단력을 측정한 결과 초기 전단력 대비 29%의 전단력 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. SAC305 솔더접합부의 단면관찰을 수행한 결과 고온시효 시험에서는 솔더 접합부의 균열이 확인되지 않았지만, 열충격 시험을 수행한 시편에서는 800사이클 이후 솔더접합부에서 균열이 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 단면관찰 결과 Cu Pad와 솔더접합부 계면에서 Sn-Cu금속간화합물이 확인 되었다. 시험 전 금속간화합물의 두께는 2.06um 이었으며, 80℃의 조건에서 2.50um, 120℃의 조건에서 5.13um, 160℃조건에서는 6.90um, 200℃의 조건에서는 9.40um의 금속간화합물 층을 확인하였다. 열충격 시험에 따른 금속간화합물의 성장은 4.00um으로 나타났다. 따라서 SAC305 무연솔더 접합부가 열에 노출되어 열화가 발생할 경우, 무연솔더 접합부에서 금속간화합물과 균열이 형성되는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 손상 중 무연솔더 내부에 형성되는 균열이 전단력 저하에 큰 영향을 미치며 접합성능 저하에 지배적인 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu무연솔더 접합부의 신뢰성 저하 및 발열에 의한 열적 특성 저하를 분석하기 위해 열충격 시험과 고온시효 시험을 수행하였으며, 열에 의한 접합특성 변화를 고찰하기 위해 전단시험을 수행하였다. 열충격 시험은 –40℃~125℃의 온도조건에서 고온 15분 저온 15분으로 30분 1사이클로 총 1000사이클 수행하였으며 고온시효 시험은 80℃, 120℃, 160℃, 200℃의 온도조건에서 500시간 방치하였다. 전단시험 결과초기시편의 전단력은 27.4gf로 측정되었지만, 80℃의 온도에 500시간 노출된 후의 전단력은 평균 2%의 전단력 저하를 확인 할 수 있었다. 120℃는 9%, 160℃는 14%, 200℃의 시험조건에서는 평균 19%의 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 열충격 시험 1000사이클 후 전단력을 측정한 결과 초기 전단력 대비 29%의 전단력 저하가 발생한 것을 확인 할 수 있었다. SAC305 솔더접합부의 단면관찰을 수행한 결과 고온시효 시험에서는 솔더 접합부의 균열이 확인되지 않았지만, 열충격 시험을 수행한 시편에서는 800사이클 이후 솔더접합부에서 균열이 발생한 것을 확인 할 수 있었다. 또한 단면관찰 결과 Cu Pad와 솔더접합부 계면에서 Sn-Cu금속간화합물이 확인 되었다. 시험 전 금속간화합물의 두께는 2.06um 이었으며, 80℃의 조건에서 2.50um, 120℃의 조건에서 5.13um, 160℃조건에서는 6.90um, 200℃의 조건에서는 9.40um의 금속간화합물 층을 확인하였다. 열충격 시험에 따른 금속간화합물의 성장은 4.00um으로 나타났다. 따라서 SAC305 무연솔더 접합부가 열에 노출되어 열화가 발생할 경우, 무연솔더 접합부에서 금속간화합물과 균열이 형성되는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 손상 중 무연솔더 내부에 형성되는 균열이 전단력 저하에 큰 영향을 미치며 접합성능 저하에 지배적인 영향을 주는 것을 확인 할 수 있었다.
In this study, the solder joints characteristics of 96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu Lead-free solder were confirmed by Thermal shock Test, Thermal ageing test. Also, the Shear test was performed for analysis thermal degradation in SAC305 solder joints. The thermal shock test was performed 1000 cycle at –40℃~125℃...
In this study, the solder joints characteristics of 96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu Lead-free solder were confirmed by Thermal shock Test, Thermal ageing test. Also, the Shear test was performed for analysis thermal degradation in SAC305 solder joints. The thermal shock test was performed 1000 cycle at –40℃~125℃ condition. That temperature condition was 30 minutes to include 15 minutes dwell time at high temperature and low temperature. The thermal ageing test was performed until 500 hours at 80℃, 120℃, 160℃ and 200℃ condition. The initial shear force was 27.4gf. After 500 hours thermal ageing test at 80℃, the shear force was verified to average 2% drop. The shear forces were confirmed 9% drop at 120℃%,14% drop at 160℃ and 19% drop at 200℃ condition. In case of Thermal shock test, we could confirm that the shear force was largest drop to 29% after the test. The cracks were not verified on solder joints cross-section images after thermal ageing test, whereas the cracks were confirmed after thermal shock test 800 cycle. Also, the Sn-Cu intermetallic compound(IMC) layer was verified at solder and Cu pad interface. The initial IMC thickness was 2.06um. After the thermal ageing test, the IMC thickness was measured 2.50um at 80℃, 5.13um at 120℃, 6.90um at 160℃ and 9.40um at 200℃ condition. After the Thermal shock test, the IMC thickness was 4.00um. Therefore, if the SAC305 solder joints were exposed at thermal condition, we could have confirmed thermal degradation such as Cu-Sn IMC layer and cracks at solder joints. Also, the cracks dominant influence to drop the shear force and bonding characteristic rather than growth IMC at solder joint.
In this study, the solder joints characteristics of 96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu Lead-free solder were confirmed by Thermal shock Test, Thermal ageing test. Also, the Shear test was performed for analysis thermal degradation in SAC305 solder joints. The thermal shock test was performed 1000 cycle at –40℃~125℃ condition. That temperature condition was 30 minutes to include 15 minutes dwell time at high temperature and low temperature. The thermal ageing test was performed until 500 hours at 80℃, 120℃, 160℃ and 200℃ condition. The initial shear force was 27.4gf. After 500 hours thermal ageing test at 80℃, the shear force was verified to average 2% drop. The shear forces were confirmed 9% drop at 120℃%,14% drop at 160℃ and 19% drop at 200℃ condition. In case of Thermal shock test, we could confirm that the shear force was largest drop to 29% after the test. The cracks were not verified on solder joints cross-section images after thermal ageing test, whereas the cracks were confirmed after thermal shock test 800 cycle. Also, the Sn-Cu intermetallic compound(IMC) layer was verified at solder and Cu pad interface. The initial IMC thickness was 2.06um. After the thermal ageing test, the IMC thickness was measured 2.50um at 80℃, 5.13um at 120℃, 6.90um at 160℃ and 9.40um at 200℃ condition. After the Thermal shock test, the IMC thickness was 4.00um. Therefore, if the SAC305 solder joints were exposed at thermal condition, we could have confirmed thermal degradation such as Cu-Sn IMC layer and cracks at solder joints. Also, the cracks dominant influence to drop the shear force and bonding characteristic rather than growth IMC at solder joint.
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