본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

증류수 및 NaCl 용액내 SnPb 솔더 합금의 Electrochemical Migration 우세 확산원소 분석

Dominant Migration Element in Electrochemical Migration of Eutectic SnPb Solder Alloy in D. I. Water and NaCl Solutions

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

주제분류재료공학

초록

인쇄회로기판이나 플라스틱 패키지 등 다양한 전자소자 부품내 배선간 간격이 갈수록 좁아짐에 따라 최근 많이 발생하고 있는 electrochemical migration(ECM) 현상은 양극에서 이온화된 금속에 의한 conductive anodic filament(CAF) 및 덴드라이트와 같은 전도성 필라멘트의 성장으로 인해 전자부품의 절연파괴를 일으키고 있다. 본 연구에서는 공정조성 Sn-37Pb 솔더 합금의 ECM 거동과 부식특성 사이의 연관성 평가를 통해 ECM 우세원소를 파악하기 위해 D.I Water 및 NaCl 용액에서 Water Drop Test(WDT)와 분극실험을 실시하여 서로 비교하였다. WDT 실시 결과 공정조성 Sn-37Pb 솔더 합금에서 Pb-rich 상이 Sn-rich 상보다 우선적으로 양극 패드에서 녹아나서 상대적으로 ECM 저항성이 낮았으며, 음극패드에서 자라난 덴드라이트에도 Pb가 훨씬 많이 존재하였다. NaCl에서의 분극실험 결과 전기화학적으로 부동태 피막을 형성하는 Sn에 비해 Pb의 부식속도가 크게 나타났으며, WDT의 결과와 같은 경향을 보였다. 따라서 공정조성 SnPb 솔더 합금의 부식저항성과 ECM 저항성 사이에는 좋은 상관관계가 존재한다.

Abstract

Higher density integration and adoption of new materials in advanced electronic package systems result in severe electrochemical reliability issues in microelectronic packaging due to higher electric field under high temperature and humidity conditions. Under these harsh conditions, metal interconnects respond to applied voltages by electrochemical ionization and conductive filament formation, which leads to short-circuit failure of the electronic package. In this work, in-situ water drop test and evaluation of corrosion characteristics for SnPb solder alloys in D.I. water and NaCl solutions were carried out to understand the fundamental electrochemical migration characteristics and to correlate each other. It was revealed that electrochemical migration behavior of SnPb solder alloys was closely related to the corrosion characteristics, and Pb was primarily ionized in both D.I. water and Cl solutions. The quality of passive film formed at film surface seems to be critical not only for corrosion resistance but also for ECM resistance of solder alloys.

참고문헌 (12)

  1. "Failure-mechanism models for conductive-filament formation", 43(3), pp.354~360 (1994)
  2. "The Effect of Flux Chemistry and Temperature on Conductive Anodic Filament Formation", 31(11), pp.1208~1224 (2002)
  3. "The effect of migration in electrochemical deposition on a horizontal plate", pp.1137~1143 (1998)
  4. "Copper may destroy chip-level reliability: handle with care-mechanism and conditions for copper migrated resistive short formation", 20(1), pp.5~8 (1999)
  5. "Electrochemical processes resulting in migrated short failures in microcircuits", 18(3), pp.602~610 (1995)
  6. "Electrochemical Migration Characteristics of Eutectic SnPb Solder alloy in Printed Circuit Board", 504, pp.294~297 (2006)
  7. "Conductive anodic filament enhancement in the presence of a polyglycol-containing flux", pp.267~273 (1996)
  8. "Failure analysis of cathode filament formation in multilayer PWBs using combined electron spin resonance and micro-FTIR techniques", pp.258~266 (1996)
  9. "Electrochemical migration tests of solder alloys in pure water", 39(8), pp.1415~1430 (1997)
  10. "Comparison of corrosion rates evaluated from polarisation resistance and electrochemical impedance spectroscopy measurements", 8, pp.1-8 (1994), 10[DOI]
  11. "Passivation and pitting corrosion of nanostructured Sn-Ni alloys in NaCl solutions" (2005), Electrochimica Acta In Press
  12. "The effect of alloying element gallium on the polarization characteristics of Pb-free Sn-Zn-Ag-Al-XGa solders in NaCl Solution", 48, pp.662~678 (2006)

관련 논문AI추천

PCB에서의 ECM 특성에 미치는 SnPb 솔더 합금의 분극거동의 영향김영식, 박영배, 유영란, 이신복, 정자영, 주영창한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2005 · 제12권 제2호Effects of Ag and Cu Additions on the Electrochemical Migration Susceptibility of Pb-free Solders in Na2SO4 Solution김영식, 박영배, 이신복, H. S. Nam, J. Y. Jung, Y. C. Joo, Y. R. Yoo한국재료부식학회 · CORROSION SCIENCE AND TECHNOLOGY2007 · 제6권 제2호Difference of Potential Range Formed at the Anode Between Water Drop Test and Temperature Humidity Bias Test to Evaluate Electrochemical Migration of Solders for Printed Circuit Board김영식, 유영란한국재료부식학회 · CORROSION SCIENCE AND TECHNOLOGY2023 · 제22권 제3호Effect of applied voltage bias on electrochemical migration in eutectic SnPb solder alloy김영식, 박영배, 유영란, 이신복, 정자영, 주영창한국재료부식학회 · CORROSION SCIENCE AND TECHNOLOGY2007 · 제6권 제6호공정조성 SnPb 솔더 라인의 온도에 따른 Electromigration 확산원소에 대한 실시간 분석김오한, 박영배, 윤민승, 주영창한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2006 · 제13권 제1호공정조성SnPb 솔더에 대한 실시간 Electromigration 거동 관찰김오한, 박영배, 윤민승, 주영창한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2005 · 제12권 제4호

이 간행물의 다른 논문 (7건)