에폭시 경화형 무세정 SAC305 솔더 페이스트의 리플로우 공정성과 보드레벨 BGA 솔더 접합부 특성
Reflow Behavior and Board Level BGA Solder Joint Properties of Epoxy Curable No-clean SAC305 Solder Paste
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초록
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 에폭시경화형 솔더 페이스트는 동판 부식을 전혀 발생시키지 않는 것으로 나타났는데, 이는 FT-IR 분석결과 에폭시 경화반응을통해 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.
Abstract
With difficulties during the cleaning of reflow flux residues due to the decrease of the part size andinterconnection pitch in the advanced electronic devices, the need for the no-clean solder paste is increasing. In this study,an epoxy curable solder paste was made with SAC305 solder powder and the curable flux of which the main ingredientis epoxy resin and its reflow solderability, flux residue corrosivity and solder joint mechanical properties was investigatedwith comparison to the commercial rosin type solder paste. The fillet shape of the cured product around the reflowedsolder joint revealed that the curing reaction occurred following the fluxing reaction and solder joint formation. The copperplate solderability test result also revealed that the wettability of the epoxy curable solder paste was comparable to thoseof the commercial rosin type solder pastes. In the highly accelerated temperature and humidity test, the cured productresidue of the curable solder paste showed no corrosion of copper plate. From FT-IR analysis, it was considered to beresulted from the formation of tight bond through epoxy curing reaction. Ball shear, ball pull and die shear tests revealedthat the adhesive bonding was formed with the solder surface and the increase of die shear strength of about 15~40%was achieved. It was considered that the epoxy curable solder paste could contribute to the improvement of the packagereliability as well as the removal of the flux residue cleaning process.
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