ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)is a surface treatment method that is used most widely at fine pitch's SMT and BGA packaging process. ENIG has good diffusion barrier of Ni against solder and good wettability due to Au finish. But when the discoloration occurred on the Au finish of ENIG, some key characteristics related to the quality and reliability of PCB such as bondability, solderability and electrical flowing of packaging process could be deteriorated. In this paper, we have performed the water dip test ($88^{\circ}C$ purified water) which accelerates the galvanic corrosion of Ni diffused from the Ni-P layer. That is, the excessive oxidation of the Ni layer could result in non-wetting of the solder because the flux may not be able to remove excessive oxides. Though Au discoloration have been reported to be caused by Ni oxides in many literature, it is still open to verify and discuss The microstructures and chemical compositions have been investigated using FE-SEM, TEM, FIB, EDS and XPS. As a result, authors have found that the Au discoloration in ENIG type is severely caused by the oxidation of the Ni and the mechanism of Au discoloration can be confirmed through the experiment result of water dip test.
OSP(Organic Solderability Preservatives)표면처리는 저비용, 고신뢰성, 친환경 특성으로 기존의 금속계 표면처리인 Ni/Au 표면처리를 대체할 수 있는 공정으로 관심 받고 있다. 그러나, OSP는 저분자로 구성된 유기물이므로 여러 온도공정으로 구성된 전자패키지공정에서 제품의 변색이 필연적으로 발생하여 전체 양산수율에 미치는 영향은 매우 크다. 본 연구에서 OSP 처리된 제품을 전자패키지 공정별로 발생하는 변색수준에 따라서 시편을 분류 및 채취하여 변색원인분석 및 솔더조인트 특성평가를 수행하였으며, 기존의 표면처리공정인 Ni/Au 처리된 제품과 통계 적으로 비교 분석하였다. 따라서 변색원인에 대한 분석을 통하여 OSP 처리된 전자패키지 제품에 적용 시 발생하는 공정문제점에 대한 해결책을 제시하였다.
Two Au-Ag-Cu-Pd dental casting alloys (Au:12% and 20%) used. The test solutions used 0.9 % NaCl solution (isotonic sodium chloride solution), 0.9 % NaCl solution containing 1 % lactic acid, and 0.9 % NaCl solution containing 1 % lactic acid and 0.1 mol $dm^{-3}$$Na_2S$. The surface of two samples in three sample solutions was not natural discoloration during one year. The alloy containing 12 % gold was easily alloyed and the composition was uniform comparing with the alloy containing 20 % gold. The rest potentials have not a little effect after three months. The kinds of metals could not definitely from the oxidation and reduction waves of metal on the cyclic voltammograms. The dissolutions of gold and palladium were 12 % Au sample in the 0.9 % NaCl solution containing 1 % lactic acid and 0.1 mol $dm^{-3}$$Na_{2}S$. The pH of solution had an affect on dissolution of copper, and sulfur ion had an affect on dissolution of silver. The copper dissolved amount from 20 % gold sample was about 26 times comparing with that of 12 % gold sample in the 0.9 % solution containing 1 % lactic acid. Corrosion products were silver chloride and copper chloride in NaCl solution, and silver sulfide and copper sulfide in NaCl solution containing $Na_{2}S$.
The purpose of this study was to investigate the tendency of color change of ceramic, and its mechanism un der the influence of Pd-Ag alloy. The specimens were made by firing porcelain on tile metal plates cast with Au-Pt alloy, Pd-Cu alloy and Pd-Ag alloy. In the case of Pd-Ag alloy, specimens were fired under three different conditions as follows, 1) without protection, 2) protection with ceramic metal conditioner, 3) protection with carbon block. For the specimens of element analysis, a barrier was constructed with platinum foil between metal plate and ceramic. Color change was measured with colorimeter and elemental changes in ceramic were calculated with DC argon plasma emission spectrophotometer. The results were as follows : 1. Color change of ceramic by Pd-Ag alloy was negligible in hue, but decreased in value and increased in chroma (yellow discoloration). 2. Color change of ceramic by Pd-Ag alloy was appeared through vapor transport mechanism. 3. As the protection method for the color change of ceramic by Pd-Ag alloy, application of ceramic metal conditioner was superior to utilization of carbon block.
ENIG 층의 결함구조를 이해하고자 immersion gold 층의 결함을 TEM 분석을 이용하여 분석하였다. 세가지 다른 종류의 금도금액을 통하여 immersion gold 층을 얻은 후 습식적으로 TEM 시편을 만들어 이를 비교하였다 이를 통해 immersion gold 도금액의 종류에 의하여 도금막의 결함구조는 크게 영향을 받음을 확인할 수 있었다. 즉, 시안형 치환형 금도금 액을 이용하여 얻은 immersion 금도금 층인 경우에는 결정계면을 따라서 결함들이 집중적으로 존재함을 관찰할 수 있었다. 반면 유기환원제를 도금액에 첨가한 시안형 부분환원형 금도금 액을 이용하여 얻은 immersion금도금 층인 경우에는 grain boundary를 따라 존재하는 공극은 사라졌지만 $5\sim20nm$ 크기의 구형의 공극이 결정계면, 결정내를 상관하지 않고 존재하고 있음을 확인할수 있었다. 이에 비하여 아황산형 치환형 금도금 액을사용하여 얻어진 금도금 층에서는 이러한 결함들이 거의 사라지는 것을 관찰할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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