본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

무전해 니켈 도금액 pH 변화에 따른 ENIG/Sn-Ag-Cu솔더 접합부의 취성파괴 특성

Brittle Fracture Behavior of ENIG/Sn-Ag-Cu Solder Joint with pH of Ni-P Electroless Plating Solution

0

조회

0

다운로드

2

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류재료공학

초록

본 연구에서는 무전해 니켈 도금액 pH 변화에 따른 electroless nickel immersion gold (ENIG)/Sn-3.0wt.%Ag- 0.5wt.%Cu(SAC305) 솔더 접합부 취성 파괴 거동에 대하여 평가하였다. ENIG 표면처리를 위한 무전해 니켈 도금액의pH는 4.0에서 5.5로 변화 시켰다. 무전해 니켈 도금 후 Ni-P 표면 관찰 결과, 도금액의 pH가 낮아질수록 Ni-P 층 nodule 표면에 핀홀이 증가하였다. 솔더링 후 접합부 계면에서는 (Cu,Ni)6Sn5 금속간화합물이 형성되었으며, 무전해 니켈 도금액의 pH가 증가할수록 솔더접합부의 계면 금속간화합물의 두께는 증가하였다. 고속전단 시험을 통하여 ENIG/SAC305 솔더 접합부의 취성파괴 거동을 확인하였으며, 무전해 니켈 도금액의 pH가 증가할수록 솔더접합부의 전단강도는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 솔더 접합부의 취성 파괴율은 pH가 5일 때 가장 높은 값을 보였다.

Abstract

The behavior of brittle fracture of electroless nickel immersion gold (ENIG) /Sn-3.0wt.%Ag-0.5wt.%Cu (SAC305) solder joints was evaluated. The pH of the electroless nickel plating solution for ENIG surface treatment was changed from 4.0 to 5.5. As the pH of the Ni plating solution increased, pin hole in the Ni-P layer increased. The thickness of the interfacial intermetallic compound (IMC) of the solder joint increased with pH of Ni plating solution. The high speed shear strength of the SAC305 solder joint on ENIG surface finish decreased with the pH of the Ni plating solution. In addition, the brittle fracture rate of the solder joint was the highest when the pH of the Ni plating solution was 5.

참고문헌 (23)

  1. C. E. Ho, "Pronounced effects of Ni(P)thickness on the interfacial reaction and high impact resistance of the solder", Au, Ni(P), pp.Cu reactive system, Surf. Coatings Technol[DOI]
  2. C. Y. Ho, "Optimal Ni(P)thickness design in ultrathin-ENEPIG metallization for soldering application concerning electrical impedance and mechanical bonding strength", Mater. Sci. Eng. A, 611, pp.162~ (2014)
  3. P. Snugovsky, "Electroless Ni", immersion Au interconnects: Investigation of black pad in wire bonds and solder joints, 2001, pp.30(9), 1262~
  4. 백종훈, "미세피치 패키지 적용을 위한 thin ENEPIG 도금층의 솔더링 특성", 마이크로전자 및 패키징학회지, 24(1), pp.83~90 (2017), 한국마이크로전자및패키징학회
  5. S. Lamprecht, "High Phosphorus ENIG – highest resistance against corrosive environment Sven Lamprecht and Petra Backus Atotech Deutschland GmbH Berlin", HKPCA J, Q4(6), pp.1~ (2002)
  6. S. H. Kim, "Effects of surface finishes and current stressing on the interfacial reaction characteristics of Sn-1.2Ag-0.7Cu-0.4In solder bumps", Phys, 13(2), pp.S103~ (2013)
  7. 이태영, "접합 소재에 따른 고출력 플립칩 LED 패키지 특성 연구", 마이크로전자 및 패키징학회지, 21(1), pp.1~6 (2014), 한국마이크로전자및패키징학회[DOI]
  8. W. Seo, "Effect of Bath Life of Ni(P) on the Brittle-Fracture Behavior of Sn-3.0Ag-0.5Cu", ENIG, 2014, pp.43(12), 4457~
  9. H. Lee, "Characterization of the Contamination Factor of Electroless Ni Plating Solutions on the ENIG Process", J. Electron. Mater, 47(9), pp.5158~ (2018)
  10. M. O. Alam, "Reliability study of the electroless Ni-P layer against solder alloy", Microelec-tronics Reliability, 42(7), pp.1065~ (2002)
  11. W. Seo, "Effect of Ni-P Plating Temperature on Growth of Interfacial Intermetallic Compound in Electroless Nickel Immersion Gold", Sn-Ag-Cu Solder Joints, 2018, pp.47(1), 110~
  12. 김경호, "ENEPIG", Sn-Ag-Cu 솔더 접합부의 취성 파괴에 미치는 무전해 니켈 도금액의 영향, 2017, pp.35(3), 1~6[DOI]
  13. D. J. Lee, "Major factors to the solder joint strength of ENIG layer in FC BGA package", Microelectron. Reliab, 46(7), pp.1119~ (2006)
  14. 손윤철, "계면 화학반응과 무전해 니켈 금속층에서 나타나는 취성파괴와의 연관성에 관한 연구", 마이크로전자 및 패키징학회지, 12(1), pp.41~46 (2005), 한국마이크로전자및패키징학회
  15. H. Lee, "Investigation of surface defects of electroless Ni plating by solder resist dissolution on the ENIG process", Microelectron. Eng, 200, pp.39~ (2018)
  16. B. K. Kim, "Origin of surface defects in PCB final finishes by the electroless nickel immersion gold process", J. Electron. Mater, 37(4), pp.527~ (2008)
  17. J. Osenbach, "ENIG corrosion induced by second-phase precipitation", J. Electron. Mater, 38(12), pp.2592~ (2009)
  18. Y. C. Sohn, "Correlation between chemical reaction and brittle fracture found in electroless Ni(P)", immersion goldsolder interconnection, 2005, pp.20(8), 1931~
  19. M. O. Alam, "Effect of reaction time and P content on mechanical strength of the interface formed between eutectic Sn–Ag solder and Au", electroless Ni (P), pp.2003, 94(6)[DOI]
  20. J. W. Yoon, "Characteristic evaluation of electroless nickel-phosphorus deposits with different phosphorus contents", Microelectron. Eng, 84(11), pp.2552~ (2007)
  21. I. Baskaran, "Effect of accelerators and stabilizers on the formation and characteristics of electroless Ni-P deposits", Mater. Chem. Phys, 99(1), pp.117~ (2006)
  22. T. Hentschel, "Nanocrystalline Ni-3.6 at.% P and its transformation sequence studied by atom-probe field-ion microscopy", Acta Mater, 48(4), pp.933~ (2000)
  23. K. Pun, "Enhancement of TBGA substrate in packing drop test", Proc. 2009 International Conference on Electronic Packaging Technology & High Density Packaging (ICEPT-HDP), 2, pp.1097~ (2009)

관련 논문AI추천

Electroless Nickel Autocatalytic Gold (ENAG) 표면처리와 Sn-Ag-Cu솔더 간 접합부의 계면반응 및 취성파괴 신뢰성 비교 연구권상현, 김민수, 방정환, 유세훈, 이태영, 전소연, 한덕곤한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2022 · 제29권 제3호미세피치 패키지 적용을 위한 thin ENEPIG 도금층의 솔더링 특성백종훈, 유세훈, 윤정원, 이병석, 정승부, 한덕곤한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2017 · 제24권 제1호ENEPIG 표면처리에서의 Sn-Ag-Cu 솔더조인트 신뢰성: 1. 무전해 Ni-P도금의 두께와 표면거칠기의 영향이지혜, 함석진, 허석환한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2014 · 제21권 제3호계면 화학반응과 무전해 니켈 금속층에서 나타나는 취성파괴와의 연관성에 관한 연구유진, 손윤철한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2005 · 제12권 제1호ENEPIG 표면처리에서의 Sn-Ag-Cu 솔더조인트 신뢰성: 2. Pd 촉매 시간의 영향이지혜, 함석진, 허석환한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2014 · 제21권 제3호PCB 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 제2호

이 간행물의 다른 논문 (13건)