Bi가 첨가된 Sn-3.5Ag 솔더볼과 Cu/Ni-Co/Au 하부층과의 접합 강도 연구

Shear Strength of Sn-3-5Ag-$\chi$Bi Solder Balls Reflowed on Cu/Ni-Co/Au Metallizations

BGA(Ball Grid Array) 패키지의 솔더볼 패드 중의 하나인 Au/Ni-Co/Cu 금속층 위에 Bi가 첨가된 Sn-3.5Ag-$\chi$Bi 솔더볼을 리플로우시켰다. 리플로우한 후 130 $^{\circ}C$에서 열처리함에 따른 계면상 및 솔더 내부의 상변화를 관찰하였다. 계면에는 (Ni,Co)$_3$Sn$_4$외에 (Au,Ni,Co,Bi)Sn$_4$가 생성되었음을 관찰할 수 있었고, 솔더 내부에는 (Au,Ni,Co,Bi)SH$_4$, Ag$_3$Sn, Bi 상이 혼재되어 있었다. Nano-indentation에 의한 경도 측정 결과, Bi 함량 증가에 따라 경도는 증가하였으나, 볼전단(Ball Shear) 테스트 결과는 Bi가 증가됨에 따라 오히려 볼전단 강도값이 감소하였다. 이는 파면 검사 결과, 파괴 경로가 주로 계면의 금속간 화합물과 솔더 사이에서 진행함에 기인한 것이다. 솔더 내부의 파괴 경로를 가진 2.5Bi가 가장 우수한 볼전단 강도값을 나타내었는데, 이는 솔더내의 Bi의 고용강화에 기인한 것으로 보인다.