Effect of Reflow Variables on the Characteristic of BGA Soldering

리플로 공정변수가 BGA 솔더링 특성에 미치는 영향

In this study, Metallugical properties between Sn-3.5Ag, Sn-37Pb eutectic solders and Au/Ni/cu substrate according to time span above the melting point were investigated. A conventional reflow soldering machine wert used for this study and time span above the melting point was determined by changing peak soldering temperature and conveyor speed. As results, scallop type intermetallic compounds of $Ni_3Sn_4$ were formed at joint interface and no Cu-Sn compounds were found at all; Ni layer performed as a barrier for Cu diffusion. As the peak soldering temperature increased, thickness of the intermetallic compound layer increased; maximum thickness of the scallop-layer was 2.2$\mu\textrm{m}$. The shape of scallops were transformed from hemi-sphere type to elliptical shape with smaller size. Micro-hardness of the solder joint decreased as the eutectic structure of Sn-3.5Ag and Sn-37Pb increased.

본 연구에서는 융점 이상에서의 유지시간에 따른 Sn-3.5Ag 및 Sn-37Pb 공정솔더볼과 Au/Ni/Cu 기판 사이의 야금학적 특성을 고찰하였다. 현재 상용되는 리플로 솔더링 장비를 사용하여, 최고 솔더링 온도와 Conveyor 속도를 변화시킴으로써 융점이상에서의 유지시간을 측정하였다. 결과로서 접합부 계면에서 스캘럽 형태의 $Ni_3Sn_4$금속간화합물이 형성되었고, Cu-Sn계 화합물은 관찰되지 않았다. Ni층이 Cu의 확산 장벽으로 작용하였다. 최고 솔더링 온도가 증가함에 따라 금속간화합물 층의 두께가 최고 2.2$\mu\textrm{m}$까지 성장하였다. 스캘럽의 형상은 반구형에서 지름이 더 작은 볼록한 형상으로 변하게 된다. 접합부의 미세경도값은 Sn-3.5Ag와 Sn-37Pb의 공정조직이 성장함에 따라 감소하였다.