본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 금속간화합물 성장거동에 미치는 PCB 표면처리의 영향

Effect of PCB Surface Finishs on Intermetallic Compound Growth Kinetics of Sn-3.0Ag-0.5Cu Solder Bump

박영배|이창우|유세훈|김재명|정명혁
한국마이크로전자및패키징학회 (The Microelectronics And Packaging Society)|2010.03|마이크로전자 및 패키징학회지 (Jornal of the Microelectronics and Packaging Society)|제17권 제1호|pp. 81-88

2

조회

0

다운로드

14

인용

0

참고문헌

키워드

OSPIntermetallic compoundSAC305ENIGImmersion Sn
주제분류재료공학

초록

Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 금속간화합물 성장거동에 미치는 PCB 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 PCB 패드 표면에 각각 OSP, immersion Sn, 그리고 ENIG를 처리하였고, 열처리는 150oC 조건에서 실험을 실시하였다. 또한,전류인가시 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더범프의 접합부 계면반응에 미치는 표면처리의 영향을 알아보기 위해서 150oC,4×103 A/cm2 조건에서 electromigration특성을 비교 평가하였다. 열처리시 OSP와 immersion Sn의 금속간화합물 성장거동은 서로 비슷한 경향을 보인 반면, ENIG는 다른 표면처리에 비해 훨씬 느린 성장거동을 보였다. electromigration특성평가결과 열처리에 비해 금속간화합물의 성장이 가속화되나 표면처리별 경향은 유사하였고, 전자 이동 방향에 따른 음극-양극에서 금속간화합물 형성의 차이를 보이는 극성효과(polarity effect)가 나타나는 것을 알 수 있었다.

Abstract

Thermal annealing and electromigration test were performed at 150oC and 4×103 A/cm2 conditions in order to investigate the effect of PCB surface finishs on the growth kinetics of intermetallic compound (IMC) in Sn-3.0Ag-0.5Cu solder bump. The surface finishes of the electrodes of printed circuit board (PCB) were organic solderability preservation (OSP), immersion Sn, and electroless Ni/immersion gold (ENIG). During thermal annealing, the OSP and immersion Sn show similar IMC growth velocity, while ENIG surface finish had much slower IMC growth velocity. Applying electric current accelerated IMC growth velocity and showed polarity effect due to directional electron flow.

참고문헌 (22)

  1. "Directive 2002", 95, Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment (RoHS), EU, pp.2003, ~
  2. "European Union WEEE Directive, 3d Fraft", ~ (2000)
  3. J. Muller, "Environmental Aspects of PCB Microintegration", ICP works ‘99, Minneapolis (1999)
  4. D. Suh, "Effects of Ag Content on Fracture Resistance of Sn-Ag-Cu Lead-Free Solders under High-Strain Rate Conditions", Mater. Sci. Eng., A, 460, pp.595~ (2007)
  5. M. McCormack, "Progress in the Design of New Lead-Free Solder Alloys", JOM, 45(7), pp.36~ (1993)
  6. F. Carson, "Controlling Top Package Warpage for PoP Applications", Proc. 57th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), Nevada, pp.737~742 (2007), IEEE Components, Packaging and Manufacturing Technology (CPMT)
  7. 구자명, "BGA 솔더 접합부의 기계적·전기적 특성에 미치는리플로우 횟수의 효과", 마이크로전자 및 패키징학회지, 14(4), pp.71~77 (2007), 한국마이크로전자및패키징학회
  8. V. Denis, "OSP Coatings: The Nitrogen Solution", Proc. 18th Electronic Manufacturing Technology Symposium, pp.101~104 (1995), IEEE[DOI]
  9. D. Chang, "The Study of OSP as Reliable Surface Finish of BGA Substrate", Proc. 6th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC), pp.149~153 (2004)
  10. 이호영, "ENIG 표면처리 공정 및 특성에 관한 연구", 한국표면공학회지, 40(1), pp.32~38 (2007), 한국표면공학회
  11. K. Zeng, "Kirkendall Void Formation in Eutectic Sn-Pb Solder Joint on Bare Cu and its Effect on Joint Reliability", J. Appl. Phys., 97, pp.024508~ (2005)
  12. M. Ding, "Effect of Contact Metallization on Electromigration Reliability of Pb-free Solder Joints", J. Appl. Phys., 99, pp.094906~ (2006)
  13. S. K. Kang, "Ag3Sn Plate Formation in the Solidification of Near-Ternary", JOM, 55(6), pp.61~ (2003)
  14. 임기태, "Cu pillar 범프 내의 금속간화합물 성장거동에 미치는 시효처리의 영향", 마이크로전자 및 패키징학회지, 14(4), pp.15~20 (2007), 한국마이크로전자및패키징학회
  15. C. M. Tsai, "Cross-Interaction of Under-Bump Metallurgy and Surface Finish in Flip-Chip Solder Joints", J. Electron. Mater., 33(12), pp.1424~ (2004)
  16. J. M. Koo, "Mechanical and Electrical Properties of Cu", Sn-3.5Ag, J. Electron. Mater., pp.2008, 37[DOI]
  17. B. Chao, "Investigation of Diffusion and Electromigration Parameters for Cu-Sn Intermetallic Compounds in Pb-Free Solders using Simulated Annealing", Acta Materialia, 55(8), pp.2805~ (2007)
  18. 최재훈, "플립칩 본딩된 Sn-3.5Ag-0.5Cu 솔더범프의 electromigration 거동", 마이크로전자 및 패키징학회지, 11(4), pp.43~48 (2004), 한국마이크로전자및패키징학회
  19. J. S. Zhang, "Electromigration of Pb-Free Solder under a Low Level of Current Density", J. Alloys Compd., 458(1), pp.492~ (2008)
  20. L. Xu, "Electromigration Effect on Intermetallic Growth and Young’s Modulus in SAC Solder Joint", J. Electron. Mater., 35(12), pp.2116~ (2006)
  21. B. Y. Wu, "Electric Current Effect on Microstructure of Ball Grid Array Solder Joint", J. Alloys Compd., 392(1), pp.237~ (2005)
  22. H, Gan, "Polarity Effect of Electromigration on Kinetics of Intermetallic Compound Formation in Pb-Free Solder V-Groove Samples", J. Appl. Phys., 97, pp.063514~ (2005)

관련 논문AI추천

PCB 표면처리에 따른 Sn-3.0Ag-0.5Cu 무연솔더 접합부의 in-situ 금속간 화합물 성장 및 Electromigration 특성 분석김성혁, 김재명, 박규태, 박영배, 유세훈, 이병록한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2015 · 제22권 제2호PCB 표면처리에 따른 Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In 무연솔더 접합부의 기계적 신뢰성에 관한 연구김성혁, 김재명, 박영배, 유세훈한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2012 · 제19권 제4호다양한 조성의 Sn-Ag-Cu 합금계 무연 솔더볼과 ENIG(Electroless NiImmersion Gold), Cu-OSP(Oraganic Solderability Preservertive)금속 패드와의 계면 반응 연구강경인, 권용민, 문정탁, 박용성, 백경욱, 손호영, 정병욱한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2007 · 제14권 제4호OSP•ENIG 표면 처리된 기판과 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더 접합부의 낙하충격 신뢰성 평가김성진, 박재현, 윤정원, 이종범, 이준희, 정승부, 추용철, 하상수, 하상옥한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2009 · 제16권 제1호Cu/Sn-3.5Ag 미세범프 구조에 따른 실시간 금속간화합물 성장거동 분석고영기, 박영배, 박종명, 이병록, 이창우한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2013 · 제20권 제3호리플로우 횟수와 표면처리에 따른 Sn-Ag-Cu계 무연 솔더 범프의 고속전단 특성평가박재현, 안용식, 장임남한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2009 · 제16권 제3호

이 간행물의 다른 논문 (11건)

Bi-10Cu-20Sb-0.3Ni 고온용 무연 솔더와 Cu와의 계면 반응 특성이종현, 김주형, 현창용pp. 1-7PGA (Pin Grid Array) 패키지의 Lead Pin의 기계적 특성에 따른 Pin Pull 거동 특성 해석박균명, 조승현, 최진원pp. 9-17RF 마그네트론 스퍼터링 공정으로 PET 기판 위에 제조한 Ga-doped ZnO 투명전도막의 특성우덕현, 김정연, 박재환, 김재화, 임동건, 이용구, 김병국, 권순용pp. 19-24BGA 무연솔더(Sn-3.0Ag-0.5Cu)와 무전해 Ni-W-P 도금층 계면의 열 안정성에 대한 연구조진기, 강성군, 신동희pp. 25-31디스플레이 반도체 기술 적용을 위한 청정 나노잉크 제조 기술강남기, 김용성, 이정노, 홍성제, 김종웅, 김영석pp. 33-39
원문 보기