• 한국표면공학회지
• /
• 제55권4호
• /
• pp.202-214
• /
• 2022

Internal connections between device, package and external terminals for connecting packaging and printed circuit board are normally manufactured by electroless Ni-P plating followed by immersion Au plating (ENIG process) to ensure the connection reliability. In this study, a new non-cyanide-based immersion and electroless Au plating solutions using thiomalic acid as a complexing agent and aminoethanethiol as a reducing agent was investigated on different underlayer electroless Ni-P plating layers. As a result, it was confirmed that the deposition behavior and film properties of electroless Au plating are affected by grain size and impurity of the electroless Ni-P film, which is used as the plating underlayer. Au plating on the electroless Ni-P plating film with a dense surface structure showed the highest bonding strength. In addition, the electroless Au plating film on the Ni-P plating film has a smaller particle size exhibited higher bonding strength than that on the large particle size.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.25-30
• /
• 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
• /
• 제22권2호
• /
• pp.47-53
• /
• 2015

인쇄회로기판 솔더 상부 및 하부 접합부의 서로 다른 표면처리 조건에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 접합부의 열처리 및 전류 인가에 따른 금속간 화합물 성장거동을 비교하기 위하여 in-situ 미세구조분석 및 electromigration (EM) 수명평가를 실시하였다. 솔더 접합 직후, 상부 접합부의 electroless nickel immersion gold (ENIG) 표면처리에서는 $(Cu,Ni)_6Sn_5$, 하부 접합부의 organic solderability preservative (OSP) 표면처리에서는$ Cu_6Sn_5$, $Cu_3Sn$ 금속간 화합물이 접합 계면에서 생성되었다. EM 수명평가 결과 온도 $130^{\circ}C$, 전류밀도 $5.0{\times}10^3A/cm^2$ 하에서 평균파괴시간이 약 78.7 hrs으로 도출되었고, 하부 OSP 표면처리에서 전자가 솔더로 빠져나가는 부분에서 Cu의 소모에 의한 단락이 주 손상기구로 확인되었다. In-situ 주사전자현미경을 통해 계면 미세구조 분석 결과 상부 접합부 ENIG 표면처리에서 전자의 방향에 따른 미세구조의 큰 차이가 없고 뚜렷한 손상이 관찰되지 않았으나, 하부 접합부 OSP 표면처리의 경우 전자가 솔더로 유입되는 부분에서 빠른 Cu 소모로 인한 보이드 성장이 관찰되었다. 따라서, SAC305무연솔더 접합부에서 ENIG 표면처리가 OSP 표면처리보다 보다 우수한 EM확산방지막 역할을 하여 금속간 화합물 성장을 억제하고 보다 우수한 EM 신뢰성을 보이는 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.69-74
• /
• 2015

첨단 전자기기에 사용되는 전자부품의 크기와 접속피치가 감소하면서 리플로우 공정 후 플럭스 잔사의 세정이 어려워짐에 따라 무세정 솔더 페이스트에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 SAC305 솔더분말과 에폭시 레진을 주성분으로 하는 경화성 플럭스를 혼합하여 제조한 에폭시 경화형 솔더 페이스트에 대하여 리플로우 공정성, 플럭스 잔사의 부식성, 솔더볼 및 보드레벨 BGA 패키지 솔더 접합부의 기계적 거동을 기존 로진계 솔더 페이스트와 비교하여 평가하였다. 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 솔더 접합부 주변에 경화물 필렛을 형성한 것으로 보아 플럭싱 작용에 의해 솔더 접합부가 형성된 이후에 경화반응이 진행되는 것을 확인할 수 있었으며, 동판에 대한 젖음성 시험을 통해 기존상용 솔더 페이스트 정도의 납퍼짐성을 갖는 것을 알 수 있었다. 리플로우 후 동판에 대한 고온 고습 시험을 통해 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 동판 부식을 전혀 발생시키지 않는 것으로 나타났는데, 이는 FT-IR 분석결과 에폭시 경화반응을 통해 단단히 고정된 결과로 생각되었다. 볼전단, 볼당김 및 다이전단 시험 결과, 솔더 접합부 주변에 형성된 경화물 필렛은 솔더 표면과 접착본딩을 형성하며, 다이전단강도를 15~40% 정도 향상시키는 것으로 보아 에폭시 경화형 솔더 페이스트는 플럭스 잔사 세정공정의 생략과 함께 솔더 접합부 보강효과를 통해 패키지 신뢰성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 생각되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.79-85
• /
• 2007

본 연구의 목적은 OSP, 전해 Au과 무전해 Ni/Au로써 표면처리를 달리한 연성회로기판 상에 Au 스터드 플립칩 범프의 초음파 접합 가능성을 연구하는 것이었다. Au 스터드 범프는 표면처리 방법에 상관없이 성공적으로 연성회로기판의 패드 상에 초음파 접합되었다 접합 강도는 접합 시간에 민감하게 영향을 받았다. 접합 시간이 길어짐에 따라 접합 강도는 증가하였으나, 2초 이상의 접합 시간에서는 이웃 범프끼리 단락되는 bridge 현상이 발생하였다. 최적 접합조건은 OSP 처리된 가판상에 0.5초간 초음파 접합하는 것이었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.83-90
• /
• 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
• /
• 제18권1호
• /
• pp.35-39
• /
• 2011

고속전단시힘의 표준화를 위한 기초 연구의 일부로 Sn-3.0wt%Ag-0.5wt%Cu 솔더 볼의 고속전단특성에 대한 연구를 수행 하였다. 고속전단 시험편 제작을 위해 직경 450 ${\mu}m$의 솔더 볼을 FR4 PCB (Printed Circuit Board) 위에 장착한 후 $245^{\circ}C$ 온도에서 리플로 솔더링을 행하였다. PCB 상의 금속 패드로는 ENIG (Electroless Nickel/mmersion Gold, i.e Cu/Ni/Au)와 OSP (Organic Solderability Preservative, Cu 패드)를 사용하였다. 고속전단 속도는 0.5~3.0 m/s 범위, 전단 팁의 높이는 10~135 ${\mu}m$ 범위에서 변화시켰다. 실험결과로서, OSP 패드의 경우 전단 팁 높이 증가에 따라 연성 파괴가 증가하였으며, 전단속도 증가에 따라 연성파괴는 감소되었다. ENIG 패드의 경우에도 전단 팁 높이 증가에 따라 연성 파괴가 증가하였다. 전단 팁 높이 10 ${\mu}m$(볼 직경의 2%)는 패드 박리 파괴가 대부분이어서 전단파면 관찰에는 부적절한 높이였다. 고속전단에너지는 OSP 및 ENIG 패드 모두 전단 팁 높이 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다.

• 폴리머
• /
• 제30권6호
• /
• pp.519-524
• /
• 2006

나노피막을 형성하는 유기솔더 보존제의 주성분인 저분자 imidazole계 유기물을 대체할 수 있는 고분자 물질을 합성하였다. Cu와 같은 금속과의 접착성이 종은 비닐 피리딘을 주요 단량체로 하였고 물성 개질을 위한 공중합용 단량체로 아크릴아미드와 알릴아민을 사용하였다. 다양한 조성의 공중합체를 제조하여 코팅성, 용해도, 열적 특성, 산화방지 특성 등의 유기솔더 보존제로서의 특성을 평가하였다. 공중합체중 알릴아민을 함유한 공중합체의 경우 전반적으로 Cu pad에 대해 뛰어난 코팅능과 열적안정성을 보였고, 분자량 및 알릴아민 함유량에 따라 그 특성이 변화하였다. Oxygen induced temperature를 측정하여 시간에 따른 열 안정성을 확인해 본 결과 $230^{\circ}C$까지는 70분이상 동안 아무런 산화반응에 의한 열량 변화를 관찰할 수 없었고, 모든 알릴아민계 공증합체가 산소조건하에서 $200^{\circ}C$에서 1시간 동안 무게감량의 변화가 거의 없었으므로 충분한 열적 안정성을 갖고 있는 것으로 확인되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.47-53
• /
• 2012

무연 리플로우 공정 횟수에 따른 organic solderability preservative(OSP) 표면처리 두께변화 및 열화현상을 분석하였다. 무연솔더 접합부의 접합강도에 미치는 OSP 표면처리의 열화특성을 SnPb 표면처리 경우와 비교하여 조사하였다. 또한 리플로우 pass에 따른 무연솔더 접합강도 열화분석을 위해 OSP 및 SnPb 표면처리된 FR-4 재질 PCB를 각각 1-6회 리플로우 처리하였다. 이후 각 리플로우를 거친 PCB 위에 2012 칩 저항기를 실장한 후 접합강도 변화를 측정하였다. 그 결과, 리플로우 공정 중 열 노출에 의해 OSP 코팅두께가 감소되는 것이 관찰되었고, 코팅두께의 변화 및 OSP 코팅 층의 산화를 유발함으로써, 솔더의 젖음성이 감소될 수 있음을 확인할 수 있었다. OSP 열화에 따른 솔더 접합강도는 SnPb 표리처리시 평균 62.2 N 이였으며, OSP의 경우는 약 58.1 N 이였다. 리플로우 공정 노출에 따라 OSP 코팅 층은 열분해 되지만, 솔더 접합부의 접합강도 측면에서는 산업적으로 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.11-17
• /
• 2009

휴대폰 및 휴대기기의 낙하 충격에 대한 관심이 증가되고 있는 상황에서 솔더 볼 접합부의 낙하 충격특성은 패드의 종류와 리플로우 횟수에 영향을 받게 되어 이에 따른 신뢰성 평가가 요구된다. 이와 관련한 평 가법으로 일반적으로는 JEDEC에서 제정한 낙하충격 시험법을 사용하고 있으나 이 방법은 고 비용과 장시간이 소모되는 문제가 있어 본 연구에서는 낙하충격 특성을 간접적으로 평가하는 시험항목인 고속 전단시험을 실시하여 리플로우 횟수에 의해 성장하는 금속간 화합물 층과 OSP(Organic Solderability Preservative), ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 및 ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) 등 표면처리에 따른 고속 전단특성을 비교, 분석하였다. 그 결과 리플로우 횟수가 증가함에 따라 IMC 층의 성장으로 고속 전단강도와 충격 에너지 값은 점차 감소하였다. 리플로우 횟수가 1회일 때는 ENEPIG, ENIG, OSP 순으로 고속 전단강도와 충격 에너지 값이 높았고 8회일 때는 ENEPIG, OSP, ENIG 순으로 충격 에너지 값이 높게 측정되었다.