• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권4호
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• pp.61-68
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• 2002

지금까지 전자 디바이스의 솔더접합부에 대한 신뢰성 평가에 있어서는 열충격시험에 의한 평가가 주류를 이루었다. 그러나 최근 모바일 제품이 소형화/다기능화되고 고밀도실장에 대한 요구가 증가함에 따라 BGA/CSP와 같은 솔더볼을 사용하는 패키지가 표면실장의 주류를 이루게 되었으며, 솔더접합부에 대한 메커니컬 스트레스 수명이 요구되어지고 있다. BGA/CSP의 솔더접합부에 대한 신뢰성 평가는 하중을 가한 상태에서 데이지체인 패턴의 전기적 저항변화와 스트레인 게이지에 의한 스트레스-스트레인 커브에 의해 행해진다. 본 연구에서는 자체 개발한 PCB만능시험장치의 응용과 솔더접합부에 대한 메커니컬 스트레스의 동적거동을 평가한 소니의 실험자료를 소개하도록 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.19-27
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• 2003

플립칩 전자패키지에서 칩과 기판(PCB)를 연결할 때, 통상적으로 칩쪽은 금속패드/UBM 처리를 기판 쪽은 표면처리를 한 후 솔더로 연결하는데, 이 때 사용되는 UBM이나 표면처리에 따라, 칩/솔더, PCB/솔더에 생성되는 금속간 화합물의 종류와 두께 및 솔더의 조성이 변하게 되어 궁극적으로 솔더 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 Cu와 Au/Ni의 두가지 금속 패드가 무연솔더의 저주기 피로특성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해 고찰해 보았다. 저주기 피로 실험은 Cu나 Au/Ni이 표면처리 된 기판에 무연솔더 (Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-1.5Cu, Sn-3.5Ag-XBi(X=2.5, 7.5), Sn-0.7Cu)를 리플로하여 총변위를 변화시키면서 상온에서 시행하였다. 기판의 표면처리에 관계없이 Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-XCu(X-0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금이 Sn-3.5Ag-7.5Bi 합금보다 피로저항성이 현격히 좋았으며, Au/Ni 표면처리한 솔더 접합부가 Cu 처리한 경우보다 피로저항성이 뛰어난 것으로 나타났다. 파괴 후 단면을 조사한 결과 계면에 형성된 금속간 화합물 내에 미세균열이 발견되었는데, Cu 표면처리를 사용한 경우 더 많은 미세균열이 생성된 것을 볼 수 있었다. Sn-3.5Ag, Sn-3.5Ag-Cu(X=0.75, 1.5), Sn-0.7Cu 합금의 경우 금속간 화합물 내에 생기는 미세 균열이 거시 균열로 성장하지 않고 파단은 항상 솔더 내부로 일어난 반면. Bi를 함유한 솔더의 경우, 기판의 표면처리에 상관없이 금속간 화합물/솔더 계면으로 균열이 생성 진전되어 다른 솔더합금에 비해 열악한 피로저항성을 나타내는 것으로 보인다. 이것은 Bi의 금속간화 합물/솔더 입계 편석이나 Bi 합금이 다른 합금에 비해 높은 경도값을 가지는 것에 인한 것으로 보여 진다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권2호
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• pp.25-30
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• 2018

Sn-Pb솔더는 그동안 자동차 전장품에서 많이 사용되어 왔다. 그러나 최근에 환경과 인체에 대한 유해성 때문에 end-of-life vehicle (ELV)과 같은 국제 환경 규제로 인하여 Pb의 사용이 금지되었다. 이러한 이유로 자동차 전장품을 위한 Pb-free 솔더링에 관한 많은 연구들이 보고 되어 왔다. 한편, 자동차의 연료 효율성과 공간 활용을 위하여 유연성과 경량의 특성을 가지는 플렉시블 기판이 자동차 전장품에 사용되고 있다. 자동차 전장품에 대한 Pb-free 솔더 접합부 특성에 관한 연구들이 많이 진행되었음에도 불구하고 자동차의 사용 환경을 고려한 플렉시블 기판 솔더 접합부에 대한 신뢰성 특성에 관한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 organic solderability preservative (OSP) 및 electroless nickel immersion gold (ENIG) 표면처리 된 플렉시블 기판 위 Sn3.0Ag0.5Cu, Sn0.7Cu, Sn0.5Cu0.01Al(Si) 세 가지 Pb-free 솔더 접합부에 대한 특성을 보고 하였다. 솔더 조성과 기판 표면처리에 따른 접합부의 특성 및 신뢰성을 비교 평가 하기 위하여 인장 강도 시험, 열 충격 시험과 반복 굽힘 시험을 진행 하고 그 결과를 분석하였다. OSP 표면처리 된 기판 접합부에 대한 반복 굽힘 시험 결과 세 종류의 솔더 접합부 모두 파괴는 솔더 내부에서 일어 났으며 Sn3.0Ag0.5Cu 솔더의 접합부에서 반복 굽힘 수명이 가장 길게 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권2호
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• pp.49-57
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• 2007

본 연구에서는 Au 와 Sn을 rf-magnetron sputter를 이용하여 다층막(multilayer)과 동시증착(Co-sputter)방법으로 스퍼터링하여 기판위에 AuSn 솔더를 형성하였고, 솔더의 조성제어와 특성 분석을 통해 Sn rich AuSn 솔더의 형성 기술에 대하여 연구하였다. AuSn 솔더를 형성하기 앞서 Au와 Sn에 대하여 단일 금속 증착을 하였다. 이를 토대로 AuSn솔더를 증착하기 위한 실험 조건을 확보하였다. 증착변수로는 기판의 온도, rf 전력과 두께 비를 이용하였다. 다층막의 경우, 고온의 기판에서 솔더 합금의 표면거칠기와 조성이 보다 정확하게 제어되었다. 이에 비해 동시증착 솔더는 기판의 온도에 의한 조성의 변화가 거의 없었으나, rf전력에 의해서 조성이 보다 쉽게 제어할 수 있었다. 여기에 더해, 동시 증착 솔더 박막의 대부분은 증착동안에 금속간 화합물로 변화한 것을 알 수 있었다. 화합물의 종류는 XRD로 분석하였다. 형성된 솔더 박막을 플럭스를 이용하지 않고 리드프레임에 접합하여 접합강도를 측정하였다. 다층형의 경우 Au 10wt%의 조건에서 최대 $33(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었으며, 동시증착형은 Au 5wt%에서 $460(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권2호
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• pp.1-9
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• 2002

실제 BGA패키지에서 Sn-Ag-(Cu) 솔더와 금속패드가 반응하여 생성된 금속간 화합물의 특성을 Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)f) X-ray Diffractometer (XRD)를 사용하여 분석하였다. EDS로 분석한 결과를 보면 BGA 패키지에서 Sn-Ag-Cu 솔더와 Au/Ni/Cu 금속층간의 반응으로 생성된 금속간화합물은 $(Cu,Ni)_6Sn_5$로 예상되며 . Cu의 편석은 솔더와 Ni 층 사이에서 발견되었다. XRD 분석결과 Cu를 함유하고 있는 Sn-Ag-Cu 솔더와 Ni층 사이에서는 $\eta -Cu_6 Sn_5$ 타입의 금속간화합물이 분석되었으며 Sn-Ag 솔더와 Ni층 사이에서는 $Ni_3$Sn_4$가 분석되었다. 계면에 생성된 금속간화합물은 리플로 회수와솔더내의 Cu의 함량에 따라증가하였다

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.73-79
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• 2003

Sn-Ag 전해도금시 도금욕의 Ag 이온의 농도, 전류밀도, 펄스 주기, 첨가제등의 인자들이 솔더의 조성과 표면형상에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. Ag 이온의 농도와 시편에 가해지는 전류밀도를 변화시킴으로써 Sn-Ag 솔더내의 Ag 조성을 조절하는 것이 가능하였고 또한 전류밀도를 증가시키면 솔더의 미세조직의 크기가 감소되는것을 관찰하였다. 펄스 인가 주기와 첨가제의 양등을 변화시키면 솔더내 Ag의 조성이 달라지고 솔더의 표면 거칠기가 감소하면서 표면 형상이 변화됨을 확인하였다. 이러한 과정을 통하여 30 $\mu\textrm{m}$의 미세피치와 15$\mu\textrm{m}$의 범프 높이를 가지는 공정 Sn-Ag 솔더 범프를 형성하였다. 도금된 솔더의 조성은 EDS와 WDS 분석을 통하여 확인하였고 표면형상은 SEM과 3D surface analyzer를 사용하여 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.35-40
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• 2010

본 연구에서는 상용 고온 솔더 중 많이 쓰이고 있는 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-5.0Sb 솔더에 대한 열충격 시험, 열싸이클 시험, 고온 진동 복합 시험 신뢰성 평가를 하였다. 테스트 샘플을 제작하기 위해 Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-5.0Sb 솔더볼을 ENIG 표면 처리된 BGA에 접합하였으며, 그 후 BGA샘플을 OSP 표면 처리된 PCB에 실장 하였다. 신뢰성평가 동안 저항변화를 측정하였으며 신뢰성 평가 전후 전단강도 시험을 통하여 접합강도의 변화를 평가하였다. Sn-3.5Ag의 솔더인 경우 전기저항과 접합강도의 저하가 비교 평가한 3가지 솔더 중 가장 높은 저하율을 보였으며 Sn-0.7Cu의 솔더가 신뢰성 평가 후에 비교적 높은 안정성을 나타내었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권6호
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• pp.80-85
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• 2010

현재 BGA 409 chip의 외관검사는 대부분 현미경을 이용한 육안검사로 이루어지고 있다. 그러나 인간의 시력에 의존하여 검사하는 현재의 외관검사 방법은 검사자의 육체적, 정신적 부분에 의하여 검사 결과가 변화하기 때문에 안정적인 결과를 기대하기 어렵다. 따라서 육안검사 시 발생하는 문제점을 개선하기 위해 BGA 솔더볼 외관검사의 비전 시스템이 개발 되었고, 이는 기존의 검사 방법에 비해 BGA 409 chip의 솔더볼의 외관검사의 신뢰성과 효율성을 증가시켰다. 하지만 BGA 솔더볼의 크기가 미세하고 그 특징의 구분이 힘들어 검사의 정확도가 떨어지고 오리엔테이션 오류가 발생하였다. 이에 본 논문에서는 BGA 솔더볼 외관검사의 정확도를 향상시키기 위해 에지 검출 알고리즘의 보완과 특징들만을 비교하는 패턴매칭 기법을 제안하였으며, 또한 특징 공간 설정의 기준이 되는 기준 영역의 개선을 통해 오리엔테이션 오류의 개선을 제안하였다. 즉, 본 논문에서는 기존의 비전 시스템의 정확도와 오리엔테이션 오류를 개선하는 방법을 제안함으로써 BGA 솔더볼 외관검사의 정확도를 향상시켜 결과적으로 BGA 솔더볼 외관검사의 에러율을 줄이고 검사 속도의 향상 등 기존의 외관검사 방법에 비해 향상된 검사 결과를 획득하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.87-93
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• 2005

Au 층의 두께를 $0.1{\~}0.7{\mu}m$로 변화시킨 $0.1{\mu}m$ Ti/3 ${\mu}m$ Cu/Au UBM 상에서 48Sn-52In 솔더를 $150-250^{\circ}C$의 온도 범위에서 리플로우시 UBM/솔더 반응에 의한 금속간화합물의 형성거동을 분석하였다. 또한 Ti/Cu/Au UBM의 Au 두께 및 리플로우 온도에 따른 볼 전단강도와 전단에너지를 분석하였다. $150^{\circ}C$와 $200^{\circ}C$에서 리플로우 시에는 UBM/솔더 계면에 $Cu_6(Sn,In)_5$와 $AuIn_2$ 금속간 화합물이 형성되어 있으나, $250^{\circ}C$에서 리플로우 시에는 솔더 반응이 크게 증가하여 UBM이 대부분 소모되었다. 볼 전단강도는 UBM/솔더 반응과 일치하지 않는 결과를 나타내었으나, 전단 에너지는 UBM/솔더 반응과 잘 일치하는 변화 거동을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권4호
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• pp.27-36
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• 2007

본 논문에서는 다양한 조성의 주석-은-구리 합금계 솔더볼과 ENIG 및 Cu-OSP 패드와의 계면 반응에 대해 연구하였다. ENIG 패드와 미량의 Sb이 첨가된 합금 솔더와의 계면 반응 시 다른 솔더에 비해 매우 얇은 100 nm 내외의 두께를 가진 P-rich Ni layer가 형성되었다. 미량의 Ni이 첨가된 합금 솔더와 Cu-OSP 금속 패드와의 계면 반응 시에는 다른 솔더와는 달리 균일한 두께의 $Cu_6Sn_5$ 금속간화합물이 형성되었으며 추가 리플로우 시에 금속간화합물 입자가 거의 성장하지 않았다. 또한 $150^{\circ}C$의 장시간 열처리 시에 다른 솔더에 비해 매우 얇은 두께의 $Cu_3Sn$ 금속간화합물이 형성되었다.