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ENEPIG 표면처리에서의 Sn-Ag-Cu 솔더조인트 신뢰성: 1. 무전해 Ni-P도금의 두께와 표면거칠기의 영향

Reliability of Sn-Ag-Cu Solder Joint on ENEPIG Surface Finish: 1. Effects of thickness and roughness of electroless Ni-P deposit

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주제분류재료공학

초록

전자 제품의 경박 단소화 및 고집적화가 이루어 지면서 실리콘 집과 인쇄회로기판의 인터커넥션의 고신뢰도가 요구되고 있다. 본 연구는 Sn-4.0wt%Ag-0.5wt%Cu (SAC405) 솔더와 다양한 무전해 Ni-P 도금 두께에서의 high speedshear 에너지 및 파괴 모드를 연구하였다. 파괴 모드 분석을 위하여 집속이온빔(FIB) 분석이 이용되었다. 질산 기상 처리하지 않은 1 μm Ni-P 시편에서 낮은 shear 에너지가 나왔으며, 이는 솔더레지스트 선단에서 파단의 원인을 제공하는 것이 확인되었다. 질산 기상 처리한 시편에서 무전해 Ni-P 도금 두께가 커질수록 취성 파괴 모드는 감소한다. 또 Ni-P 도금두께와 표면 거칠기(Ra)는 반비례 관계를 가진다. 이는 Ni-P 도금의 표면 거칠기를 낮추면 SAC405 솔더 조인트의 신뢰도를 향상시킨다는 사실을 나타낸다.

Abstract

By the trends of electronic package to be smaller, thinner and more integrative, the reliability ofinterconnection between Si chip and printed circuit board is required. This paper reports on a study of high speed shearenergy of Sn-4.0wt%Ag-0.5wt%Cu (SAC405) solder joints with different the thicknesses of electroless Ni-P deposit. Ahigh speed shear testing of solder joints was conducted to find a relationship between the thickness of Ni-P deposit andthe brittle fracture in electroless Ni-P deposit/SAC405 solder. A focused ion beam (FIB) was used to polish the crosssections to reveal details of the microstructure of the fractured pad surface with and without HNO3 vapor treatment. Thehigh speed shear energy of SAC405 solder joint with 1 μm Ni-P deposit was found to be lower without HNO3 vapor,compared to those of over 3 μm Ni-P deposit. This could be due to the edge of solder resist in 1 μm Ni-P deposit, whichprovides a fracture location for the weakened shear energy of solder joints and brittle fracture in high speed shear test. With HNO3 vapor, the brittle fracture mode in high speed shear test decreased with increasing the thickness of Ni-P deposit. Then the roughness (Ra) of Ni-P deposits decreased with increasing its thickness. Thus, this gives the evidence that thedecrease in roughness of Ni-P deposit for Eelectroless Ni/ Electroless Pd/ Immersion Au (ENEPIG) surface play a criticalrole for improving the robustness of SAC405 solder joint.

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