ENIG, ENEPIG, ENAG 표면처리와 Sn-Ag-Cu 솔더 접합부 계면 반응 및 취성파괴 연구 :A Study on Brittle Fracture and Interfacial Reaction of Sn-Ag-Cu solders on ENIG, ENEPIG, ENAG Surface Finish

서원일

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자료유형: 학위논문

저자정보: 서원일 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 김목순

발행연도: 2015

저작권: 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

2020

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

서원일 , 이태익 , 김영호 외 1명 마이크로전자 및 패키징학회지 2020.01 학술저널

2019

무전해 니켈의 미세조직에 따른 ENIG/SAC305 접합부 취성파괴 특성

서원일 , 김영호 , 유세훈 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 2019.05 학술대회자료

2017

ENIG 무전해 니켈 도금 공정 조건에 따른 ENIG/Sn-Ag-Cu 접합부 계면 반응 연구

서원일 , 김영호 , 유세훈 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 2017.11 학술대회자료

2016

Ni(P) 표면처리 조건에 따른 ENIG/Sn-Ag-Cu 접합부의 고속전단강도 특성

서원일 , 김영호 , 유세훈 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 2016.04 학술대회자료

2015

ENIG 공정에서 Ni 도금액의 Metal turnover에 따른 솔더 접합부의 취성파괴 특성

서원일 , 김경호 , 김목순 외 1명 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 2015.05 학술대회자료

ENIG, ENEPIG, ENAG 표면처리와 Sn-Ag-Cu 솔더 접합부 계면 반응 및 취성파괴 연구

서원일 일반 2015.01 학위논문

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Electroless nickel immersion gold(ENIG), electroless nickel electroless palladium immersion gold(ENEPIG), electroless nickel auto-catalystic gold(ENAG) 표면처리는 모바일 기기에 널리 적용되고 있다. 본 연구에서는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더와 ENIG, ENEPIG, ENAG 표면처리의 솔더 접합부 취성파괴 특성을 니켈 도금액의 metal turnover(MTO) 횟수에 따라 비교 평가하였다. 무전해 니켈 도금액의 초기건욕액 상태를 0 MTO라고 한다. 공정을 반복 수행하여 도금액 내에 니켈 금속 이온이 초기 석출되어 소모된 니켈 이온을 3배까지 보충하였을 때를 3 MTO라고 한다. 일반적으로 취성파괴는 높은 변형률이 가해졌을 때 발생한다. 취성파괴 특성을 분석하기 위하여 고속전단시험을 전단속도 0.1~2.0 m/sec 조건으로 시험을 진행하였다. 낙하충격시험은 JEDEC D22 B111 규격에 의거하여 시험을 진행하였다. 고속전단시험결과 0 MTO 조건이 3 MTO 조건보다 높은 접합강도 값을 나타내었다. 전단속도가 증가할수록 취성파괴율도 증가하였다. 또한, MTO가 증가할수록 금속간화합물 두께는 두꺼워지고 취성파괴율은 증가하는 경향을 나타내었다. 투과전자현미경(Transmission electron microscope, TEM)을 이용하여 미세조직을 분석하였다. 분석결과 NiSnP 층에서 나노보이드(nano-void)가 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 니켈 도금액의 MTO가 증가할수록 (Cu,Ni)6Sn5와 P-rich 층 사이의 NiSnP 층에서 나노보이드의 크기가 더 크고 높은 분포도를 나타내었다. 따라서, 이러한 나노보이드의 형성이 솔더 접합부의 취성파괴 및 균열 전파에 영향을 주는 것으로 판단된다.

1. 서 론 1
2. 이론적 배경 3
2.1 PCB 표면처리 3
2.1.1 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 3
2.1.2 ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Paladium Immersion Gold) 5
2.1.3 ENAG (Electroless Nickel Auto-catalystic Gold) 6
2.2 블랙 패드(Black pad) 8
2.2.1 블랙 패드 메커니즘 8
2.2.2 블랙 패드에 영향을 미치는 인자 11
2.3 금속간화합물 (Intermetallic compound) 15
2.3.1 Cu-Sn 시스템 15
2.3.2 Ni-Sn 시스템 17
2.3.3 Cu-Sn-Ni 시스템 19
2.4 취성파괴 (Brittle Fracture) 21
3. 실험방법 26
3.1 PCB 설계 제작 26
3.2 PCB 표면처리 29
3.2.1 ENIG 29
3.2.2 ENEPIG 30
3.2.3 ENAG 31
3.3 솔더링 공정 32
3.4 물성 및 신뢰성 평가 33
3.4.1 취성파괴율 측정 33
3.4.2 낙하 충격 시험 37
3.5 미세조직 분석 39
4. 결과 및 고찰 40
4.1 블랙패드 현상 관찰 40
4.2 표면처리별 취성파괴 관찰 41
4.2.1 솔더 미세구조 41
4.2.2 표면처리별 계면반응 41
4.2.3 표면처리별 접합강도/취성파괴 44
4.2.3.1 접합강도 44
4.2.3.2 취성파괴율 45
4.3 니켈 도금액의 MTO에 따른 솔더 접합부 취성파괴 관찰 48
4.3.1 접합강도 48
4.3.2 취성파괴율 52
4.3.3 낙하 충격 시험 59
4.4 무전해 니켈 도금액 pH변화에 따른 솔더 접합부 취성파괴 관찰 63
4.5 금 도금액 온도에 따른 ENEPIG/솔더 접합부 취성파괴 69
5. 결론 72
6 참고문헌 74

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