$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

PCB 표면처리에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연솔더 접합부의 in-situ 금속간 화합물 성장 및 Electromigration 특성 분석
Effects of PCB Surface Finishes on in-situ Intermetallics Growth and Electromigration Characteristics of Sn-3.0Ag-0.5Cu Pb-free Solder Joints 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.22 no.2, 2015년, pp.47 - 53  

김성혁 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터) ,  박규태 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터) ,  이병록 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터) ,  김재명 (스태츠칩팩코리아 기술연구소) ,  유세훈 (한국생산기술연구원 용접접합연구실용화그룹) ,  박영배 (안동대학교 신소재공학부 청정에너지소재기술연구센터)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

인쇄회로기판 솔더 상부 및 하부 접합부의 서로 다른 표면처리 조건에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 접합부의 열처리 및 전류 인가에 따른 금속간 화합물 성장거동을 비교하기 위하여 in-situ 미세구조분석 및 electromigration (EM) 수명평가를 실시하였다. 솔더 접합 직후, 상부 접합부의 electroless nickel immersion gold (ENIG) 표면처리에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$, 하부 접합부의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리에서는$ Cu_6Sn_5$, $Cu_3Sn$ 금속간 화합물이 접합 계면에서 생성되었다. EM 수명평가 결과 온도 $130^{\circ}C$, 전류밀도 $5.0{\times}10^3A/cm^2$ 하에서 평균파괴시간이 약 78.7 hrs으로 도출되었고, 하부 OSP 표면처리에서 전자가 솔더로 빠져나가는 부분에서 Cu의 소모에 의한 단락이 주 손상기구로 확인되었다. In-situ 주사전자현미경을 통해 계면 미세구조 분석 결과 상부 접합부 ENIG 표면처리에서 전자의 방향에 따른 미세구조의 큰 차이가 없고 뚜렷한 손상이 관찰되지 않았으나, 하부 접합부 OSP 표면처리의 경우 전자가 솔더로 유입되는 부분에서 빠른 Cu 소모로 인한 보이드 성장이 관찰되었다. 따라서, SAC305무연솔더 접합부에서 ENIG 표면처리가 OSP 표면처리보다 보다 우수한 EM확산방지막 역할을 하여 금속간 화합물 성장을 억제하고 보다 우수한 EM 신뢰성을 보이는 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effects of electroless nickel immersion gold (ENIG) and organic solderability preservative (OSP) surface finishes on the in-situ intermetallics reaction and the electromigration (EM) reliability of Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder bump were systematically investigated. After as-bonded, $(Cu,N...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이와 같이 여러 솔더 조성에서의 전기적 특성에 대한 연구가 이루어졌지만, 산업체 에 가장 널리 적용되고 있는 SAC305 조성에서의 표면처리에 따른 전기적 신뢰성에 대한 체계적인 연구는 아직 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 SAC305 무연솔더 상, 하부 계면에 각각 ENIG 와 OSP의 서로 다른 표면처리를 하여, 계면 반응 및 EM 특성 비교하기 위해, EM수명 평가 및 in-situ 주사 전자현미경을 통해 솔더 접합부의 금속간 화합물 성장거동을 정량적으로 비교 분석하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 현장에서 사용이 금지된 SnPb계 솔더의 대안으로 어떤 솔더들이 현장에서 사용되고 있는가? 그러나 유해물질 제한지침(RoHS : Restriction of Hazardous Substances Directive)이 발효되면서,4) 모든 전기·전자제품에 사용할 수 없게 되었다. 이에 따라 SnPb계 솔더의 대안으로 Sn-Ag계 솔더, Sn-Ag-Cu계 솔더, Sn-Bi계 솔더 등 여러 종류의 무연솔더들이 개발되어 생산 현장에서 사용되고 있으며,3) 이에 대응하여 무연 솔더에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적인 무연솔더는 Sn-Ag, Sn-Cu 및 Sn-Ag-Cu 등이 널리 사용되고 있으며, Sn-Ag-Cu계의 솔더가 가장 많이 사용되고 있다.
Sn-Pb계 솔더를 사용할 수 없는 이유는? 1-3) 한편 전자패키지에 사용되는 대표적인 솔더범프용 재료인 Sn-Pb계 솔더는 경제적이고, 우수한 솔더링 특성을 가지고 있기 때문에 산업 전반에 널리 사용되어 왔다. 그러나 유해물질 제한지침(RoHS : Restriction of Hazardous Substances Directive)이 발효되면서,4) 모든 전기·전자제품에 사용할 수 없게 되었다. 이에 따라 SnPb계 솔더의 대안으로 Sn-Ag계 솔더, Sn-Ag-Cu계 솔더, Sn-Bi계 솔더 등 여러 종류의 무연솔더들이 개발되어 생산 현장에서 사용되고 있으며,3) 이에 대응하여 무연 솔더에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
Sn-Pb계 솔더의 장점은? 최근IT 산업이 빠르게 발전하면서 태블릿, 스마트폰, 웨어러블 기기 등 다양한 혁신적인 전자제품의 빠른 신호 처리를 위한 반도체 칩의 개발과 동시에 칩과 기판 간의 빠른 신호 전달을 위한 전자 패키지의 중요성이 증대되고 있다.1-3) 한편 전자패키지에 사용되는 대표적인 솔더범프용 재료인 Sn-Pb계 솔더는 경제적이고, 우수한 솔더링 특성을 가지고 있기 때문에 산업 전반에 널리 사용되어 왔다. 그러나 유해물질 제한지침(RoHS : Restriction of Hazardous Substances Directive)이 발효되면서,4) 모든 전기·전자제품에 사용할 수 없게 되었다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (19)

  1. S. Y. Oh, "Electronic Packaging Technology Roadmap", J. Microelectron. Packag. Soc., pp. 5-80 (2009). 

  2. K. S. Kim, Y. C. Lee, J. H. Ahn, J. Y. Song, C. D. Yoo and S. B. Jung, "Effect of Process Parameters on TSV Formation Using Deep Reactive Ion Etching(in Kor.)", J. Kor. Inst. Met.& Mater., 48(11), 1028 (2010). 

  3. J. H. Lee, N. H. Kang, C. W. Lee and J. H. Kim, "Necessity of Low Melting Temperature Pb-free Solder Alloy and Characteristics of Representative Alloys", Int. J. of KWS, 24(2), 17 (2006). 

  4. Directive 2002/95/EC of the European Parliament and of the Council, Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment (RoHS), EU (2003). 

  5. Y. E. Shin and S. J Hwang, "Characterization of the Sn-Ag-Cu and Sn-Cu Lead-free Solder by adding P(in Kor.)", J. KIEEME, 16(6), 549 (2003). 

  6. D. Suh, D. W. Kim, P. Liu, H. Kim, J. A. Weninger, C. M. Kumar, A. Prasad, B. W. Grimsley and H. B. Tejada, "Effects of Ag Content on Fracture Resistance of Sn-Ag-Cu Lead-Free Solders under High-Strain Rate Conditions", Mater. Sci. Eng. A., 460-461, 595 (2007). 

  7. M. McCormack and S. Jin, "Progress in the Design of New Lead-Free Solder Alloys", JOM., 45(7), 36 (1993). 

  8. J. M. Koo, C. Y. Lee and S. B. Jung, "Effect of Reflow Number on Mechanical and Electrical Properties of Ball Grid Array (BGA) Solder Joints(in Kor.)", J. Microelectron. Packag. Soc., 14(4), 71 (2007). 

  9. V. Denis and C. Gilles, "OSP Coatings: The Nitrogen Solution", Proc. 18th Electronic Manufacturing Technology Symposium, Japan, IEEE/CMPT International, p. 101 (1995). 

  10. D. Chang, F. Bai, Y. P. Wang and C. S. Hsiao, "The Study of OSP as Reliable Surface Finish of BGA Substrate", Proc. 6th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC), 149, Singapore, IEEE (2004). 

  11. H. K. Lee, S. H. Son, H. Y. Lee and J. M. Jeon, "A Study on the ENIG Surface Finish Process and its Properties(in Kor.)", J. Kor. Inst. Surf. Eng., 40(1), 32 (2007). 

  12. M. Ding, G Wang, B. Chao, P. S. Ho, P. Su and T. Uehling, "Effect of contact metallization on electromigration reliability of Pb-free solder joints", J. Appl. Phys., 99(9), 094906 (2006). 

  13. S. H. Kim, B. R. Lee, J. M. Kim, S. H. Yoo and Y. B. Park, "Effects of PCB ENIG and OSP Surface Finishes on the Electromigration Reliability and Shear Strength of Sn-3.5Ag PBFree Solder Bump(in Kor.)", Kor. J. Mater. Res., 24(3), 166 (2014). 

  14. S. H. Kim, J. H. Kim, S. H. Yoo and Y. B. Park, "Effects of surface finishes and current stressing on the interfacial reaction characteristics of Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In solder bumps", Curr. Appl. Phys., 13(2), S103 (2013). 

  15. C. E. Ho, R. Y. Tsai, Y. L. Lin and C. R. Kao, "Effect of Cu concentration on the reactions between Sn-Ag-Cu solders and Ni", J. Electron. Mater., 31(6), 584 (2002). 

  16. M. H. Jeong, J. W. Kim, B. H. Kwak, B. J. Kim, K. W. Lee, J. D. Kim, Y. C. Joo, and Y. B. Park, "Intermetallic Compound Growth Characteristics of Cu/thin Sn/Cu Bump for 3-D Stacked IC Package", Kor. J. Met. Mater., 49(2), 180 (2010). 

  17. G. T. Lim, B. J. Kim, K. W. Lee, J. D. Kim, Y. C. Joo and Y. B. Park, "Temperature Effect on Intermetallic Compound Growth Kinetics of Cu Pillar/Sn Bumps", J. Electron. Mater., 38(11), 2228 (2009). 

  18. J. M. Kim, M. H. Jeong, S. H. Yoo and Y. B. Park, "Effects of Surface Finishes and Current Stressing on Interfacial Reaction Characteristics of Sn-3.0Ag-0.5Cu Solder Bumps", J. Electron. Mater., 41(4), 791 (2012). 

  19. H. Gan and K. N. Tu, "Polarity Effect of Electromigration on Kinetics of Intermetallic Compound Formation in Pb-Free Solder V-Groove Samples", J. Appl. Phys., 97(6), 063514 (2005). 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로