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OSP 표면처리의 열적 열화에 따른 Cu/SnAgCu 접합부의 접합강도

Bonding Strength of Cu/SnAgCu Joint Measured with Thermal Degradation of OSP Surface Finish

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주제분류재료공학

초록

무연 리플로우 공정 횟수에 따른 organic solderability preservative(OSP) 표면처리 두께변화 및 열화현상을분석하였다. 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 각각1~6회 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 접합강도는SnPb 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.

Abstract

Bonding strength of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder joint due to degradation characteristic of OSP surface finish was investigated, compared with SnPb finish. The thickness variation and degradation mechanism of organic solderability preservative(OSP) coating were also analyzed with the number of reflow process. To analyze the degradation degree of solder joint strength, FR-4 PCB coated with OSP and SnPb were experienced preheat treatment as a function of reflow number from 1st to 6th pass, respectively. After 2012 chip resistors were soldered with Sn-3.0Ag-0.5Cu on the pre-heated PCB, the shear strength of solder joints was measured. The thickness of OSP increased with increase of the number of reflow pass by thermal degradation during the reflow process. It was also observed that the preservation effect of OSP decreased due to OSP degradation which led Cu pad oxidation. The mean shear strength of solder joints formed on the Cu pads finished with OSP and SnPb were 58.1 N and 62.2 N, respectively, through the pre-heating of 6 times. Although OSP was degraded with reflow process, the feasibility of its application was proven.

참고문헌 (14)

  1. J. Reed, "Risk Assessment of Printed Wiring Board Alternative Finishes", PC Fabrication, 23(77), pp.10~ (2000)
  2. U. M. Tino, "Degradation of Cu OSP Surface Finish", Proc. SMTA International Conference (2008)
  3. Hugh Roberts, "Lead-Free Board Surface Finishes", pp.221~261 (2007), Springer
  4. M. Carano, "Optimizing the Organic Solderability Preservative Process(OSP) for Lead-free Assembly", Proc. SMTA International Conference (2008), SMTAi
  5. "IPC", JEDEC J-STD-020B, Solderability Tests for Component Leads, Terminations, 2003
  6. "IPC", JEDEC J-STD-020D.1, Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices, pp.2008, ~
  7. J. Kenny, "High Temperature OSP Process Recent Advances", Proc. SMTA International Conference (2008), SMTAi
  8. J. Li, "Hole-Fill in Lead-Free Soldering of Thick Printed Circuit Boards with OSP Finish", Proc. SMTA International Conference (2008), SMTAi
  9. M. M. Hossain, "Reliability of Tin-Silver-Copper Lead-Free Solder Interconnects Under Mechanical Loading with Different PWB Surface Finishes", Proc. SMTA International Conference (2008), SMTAi
  10. 홍원식, "Sn-3.0 Ag-0.5 Cu", OSP 무연솔더 접합계면의 접합강도 변화에 따른 전자부품 열충격 싸이클 최적화, 2007, pp.17(3), 152~159[DOI]
  11. 오철민, "OSP화 ENIG 표면처리에 따른 BGA 패키지의 무연솔더 접합부 피로수명", 대한금속·재료학회지, 46(2), pp.80~87 (2008), 대한금속·재료학회
  12. 하상옥, "OSP•ENIG 표면 처리된 기판과 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더 접합부의 낙하충격 신뢰성 평가", 마이크로전자 및 패키징학회지, 16(1), pp.33~38 (2009), 한국마이크로전자및패키징학회
  13. 정명혁, "Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 금속간화합물 성장거동에 미치는 PCB 표면처리의 영향", 마이크로전자 및 패키징학회지, 17(1), pp.81~88 (2010), 한국마이크로전자및패키징학회
  14. 박용성, "다양한 조성의 Sn-Ag-Cu 합금계 무연 솔더볼과 ENIG(Electroless NiImmersion Gold), Cu-OSP(Oraganic Solderability Preservertive)금속 패드와의 계면 반응 연구", 마이크로전자 및 패키징학회지, 14(4), pp.27~36 (2007), 한국마이크로전자및패키징학회

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