• 한국표면공학회지
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• 제55권2호
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• pp.102-119
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• 2022

Gold plating is used as a coating of connecter in printed circuit boards, ceramic integrated circuit packages, semiconductor devices and so on, because the film has excellent electric conductivity, solderability and chemical properties such as durability to acid and other chemicals. As increasing the demand for miniaturization of printed circuit boards and downsizing of electronic devices, several types of electroless gold plating solutions have been developed. Most of these conventional gold plating solutions contain cyanide compounds as a complexing agent. The gold film obtained from such baths usually satisfies the requirements for electronic parts mentioned above. However, cyanide bath is highly toxic and it always has some possibility to cause serious problems in working environment or other administrative aspects. The object of this investigation was to develop a cyanide-free electroless gold plating process that assures the high stability of the solution and gives the excellent solderability of the deposited film. The investigation reported herein is intended to establish plating bath composition and plating conditions for electroless gold plating, with thiomalic acid as a complexing agent. At the same time, we have investigated the solution stability against nickel ion and pull strength of solder ball. Furthermore, by examining the characteristics of the plated Au plating film, the problems of the newly developed electroless Au plating solution were improved and the applicability to various industrial fields was examined. New type electroless gold-plating bath which containing thiomalic acid as a complexing agent showing so good solution stability and film properties as cyanide bath. And this bath shows the excellent stability even if the dissolved nickel ion was added from under coated nickel film, which can be used at the neutral pH range.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.29-34
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• 2020

본 연구에서는 무전해 니켈 도금액 pH 변화에 따른 electroless nickel immersion gold (ENIG)/Sn-3.0wt.%Ag-0.5wt.%Cu(SAC305) 솔더 접합부 취성 파괴 거동에 대하여 평가하였다. ENIG 표면처리를 위한 무전해 니켈 도금액의 pH는 4.0에서 5.5로 변화 시켰다. 무전해 니켈 도금 후 Ni-P 표면 관찰 결과, 도금액의 pH가 낮아질수록 Ni-P 층 nodule 표면에 핀홀이 증가하였다. 솔더링 후 접합부 계면에서는 (Cu,Ni)6Sn5 금속간화합물이 형성되었으며, 무전해 니켈 도금액의 pH가 증가할수록 솔더접합부의 계면 금속간화합물의 두께는 증가하였다. 고속전단 시험을 통하여 ENIG/SAC305 솔더 접합부의 취성파괴 거동을 확인하였으며, 무전해 니켈 도금액의 pH가 증가할수록 솔더접합부의 전단강도는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 솔더 접합부의 취성 파괴율은 pH가 5일 때 가장 높은 값을 보였다.

• 한국표면공학회지
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• 제55권5호
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• pp.299-307
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• 2022

Gold plating is used as a coating of connector in printed circuit boards, ceramic integrated circuit packages, semiconductor devices and so on, because the film has excellent electric conductivity, solderability and chemical properties such as durability to acid and other chemicals. In most cases, internal connection between device and package and external terminals for connecting packaging and printed circuit board are electroless Ni-P plating followed by immersion Au plating (ENIG) to ensure connection reliability. The deposition behavior and film properties of electroless Au plating are affected by P content, grain size and mixed impurity components in the electroless Ni-P alloy film used as the underlayer plating. In this study, the correlation between electroless nickel plating used as a underlayer layer and cyanide-free electroless Au plating using thiomalic acid as a complexing agent and aminoethanethiol as a reducing agent was investigated.

• Applied Microscopy
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• 제46권3호
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• pp.167-169
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• 2016

Solder/electroless nickel immersion gold (ENIG) joint sample which is comprised of dissimilar materials with different mechanical properties has limited the level of success in preparing thin samples for transmission electron microscopy (TEM). This short technical note reports the operation parameters for ultramicrotomy of solder joint sample and TEM analysis results. The solder joint sample was successfully sliced to 50~70 nm thick lamellae at slicing speed of 0.8~1.2 mm/s using a boat-type $45^{\circ}$ diamond knife. Ultramicrotomy can be applied as a routine sample preparation technique for TEM analysis of solder joints.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.83-90
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• 2017

본 연구에서는 미세피치 패키지 적용을 위한 기초 실험으로 thin ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) 도금층을 형성하여 솔더링 특성을 평가하였다. 먼저, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 솔더합금에 대한 thin ENEPIG 도금층의 젖음 특성이 평가되었으며, 순차적인 솔더와의 반응에 대한 계면반응 및 솔더볼 접합 후 고속 전단 시험을 통한 접합부 기계적 신뢰성이 평가되었다. 젖음성 시험에서 침지 시간이 증가함에 따라 최대 젖음력은 증가하였으며, 5초의 침지 시간 이후에는 최대 젖음력이 일정하게 유지되었다. 초기 계면 반응 동안에는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$ 금속간화합물과 P-rich Ni 층이 SAC305/ENEPIG 계면에서 관찰되었다. 연장된 계면반응 후에는 P-rich Ni 층이 파괴 되었으며, 파괴된 P-rich Ni 층 아래에는 $(Cu,Ni)_3Sn$ 금속간화합물이 생성되었다. 고속 전단 시험의 경우, 전단속도가 증가함에 따라 취성 파괴율이 증가하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.63-71
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• 2022

본 연구에서는 Sn-Ag-Cu (SAC)솔더와 electroless nickel autocatalytic gold (ENAG) 표면처리 간 계면반응 및 낙하충격 신뢰성을 연구하였다. ENAG 솔더 접합부의 특성은 다른 Ni계 표면처리인 electroless nickel immersion gold(ENIG)와 electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG)와 비교 평가 하였다. SAC솔더와 Ni계 표면처리 계면에서는 (Cu, Ni)6Sn5 intermetallic compound (IMC)가 형성되었다. IMC 두께는 SAC/ENAG와 SAC/ENEPIG는 1.15 ㎛, 1.12 ㎛로 비슷하였고, SAC/ENIG는 IMC 두께가 2.99 ㎛로 SAC/ENAG보다 2배 정도 높았다. 또한 솔더 접합부의 IMC두께는 무전해 Ni(P) 도금액의 metal turnover (MTO)조건에 영향을 받는 다는 것을 알 수 있었고, MTO가 0에서 3으로 증가하면 IMC두께가 증가함을 알 수 있었다. 전단강도는 SAC/ENEPIG의 접합강도가 가장 높았고, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이었다. 또한, MTO가 증가하면, 전단강도가 낮아짐을 알 수 있었다. 취성파괴도 SAC/ENEPIG가 세가지 접합부 중 가장 낮았으며, SAC/ENAG, SAC/ENIG 순이였고, 마찬가지로 MTO가 증가하면 취성파괴가 높아짐을 알 수 있었다. 낙하충격 시험에서도 0 MTO조건이 3 MTO조건보다 높은 평균파괴횟수를 갖는 것을 확인하였고, 평균파괴횟수도 SAC/ENEPIG, SAC/ENAG, SAC/ENIG순으로 높았다. 낙하 충격 후 파단면을 관찰한 결과 크랙은 IMC와 Ni(P)층 사이에서 진행되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권3호
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• pp.27-33
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• 2008

PDA, 핸드폰과 같은 포터블 제품의 사용이 급증함에 따른 전자 제품의 사용 환경의 변화는 제품의 솔더 조인트 신뢰성을 더욱 필요로 하게 되었다. 무전해 니켈/금 도금 표면 처리는 솔더링 특성이 우수하고, 표면처리 두께가 균일하며 패키징 공정에서 사용되는 광학설비에서 인식이 잘되기 때문에 미세피치 SMT 디바이스와 BGA 기판에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 무전해 니켈/금 도금 표면과 솔더 계면에서 발생되는 취성 파괴가 문제점으로 지적되고 있다. 솔더의 취성 파괴는 솔더링시 금속간 화합물과 무전해 니켈층 사이에 형성된 P-rich 영역의 갈바닉 니켈 부식에 의한 black pad 현상에 기인한다. 이론적으로 평탄한 무전해 Ni표면은 무전해 금도금 과정 중 도금액의 균일하게 순환되기 때문에 black pad 발생을 억제하는 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 무전해 Ni층의 표면형상을 어떻게 제어 할지에 대한 연구는 충분히 이루어 지지 않고 있다. 본 연구에서는 Cu 하지층의 표면 형상이 무전해 Ni층의 표면 형상에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이를 위해 Cu 에칭액과 Cu에칭 처리 횟수를 변화시켜 Cu 하지층의 표면 형상을 다양하게 변화시켰다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제35권3호
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• pp.1-6
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• 2017

The effect of metal turnover (MTO) of electroless Ni plating bath on the brittle fracture behavior of electroless nickel electroless palladium immersion gold (ENEPIG)/Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu(SAC305) solder joint was evaluated in this study. The MTOs of the electroless Ni for the ENEPIG surface finish were 0 and 3. As the MTO increased, the interfacial IMC thickness increased. The brittle fracture behavior of the ENEPIG/SAC305 solder joint was evaluated with high speed shear (HSS) test. The HSS strength decreased with increasing the MTO of the electroless Ni bath. The brittle fracture increased with increasing the shear speed of the HSS test. The percentage of the brittle fracture for the 3 MTO sample was much higher than that for the 0 MTO sample.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.25-27
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• 2005

Sn-9Zn solder balls were bonded to Cu and ENIG (Electroless Nickel/Immersion Gold) pads, and the effect of aging on their joint reliability was investigated. The interfacial products were different from the general reaction layer formed in a Sn-base solder. The intermetallic compounds formed in the solder/Cu joint were $Cu_{5}Zn_{8}$ and $Cu_{6}Sn_{5}$. After aging treatment, voids formed irregularly at the bottom side of the solder because of Sn diffusion into the $Cu_{5}Zn_{8}$ IMC. In the case of the solder/ENIG joint, $AuZn_{3}$ IMCs were formed at the interface. In the case of the Sn-9Zn/ENIG, the shear strength remained nearly constant in spite of aging for 1000 hours at $150^{\circ}C$. On the other hand, in the case of the Sn-9Zn/Cu, the shear strength significantly decreased after aging at $150^{\circ}C$ for 100hours and then remained constant by further prolonged aging. Therefore, the protective plating layer such as ENIG must be used to ensure the mechanical reliability of the Sn-9Zn/Cu joint.