무연 소더에서의 재료 거동 및 열피로 특성에 대한 미세 구조 영향

Abstract

최근 납을 함유한 소더 재료를 대체하기 위한 후보는 삼원계 공정 Sn/Ag/Cu 소더 재료이다. 전자 산업에서는 전자 제품에 이러한 소더 재료를 적용하기 위하여 공정거동 및 신뢰성에 대한 연구를 시작하고 있다. 최근의 발표자료들에 의하면 Ag3Sn 등과 같은 금속간 화합물의 형성 및 그영향에 의한 미세구조가 재료의 응고 거동 및 열피로 특성에 미치는 영향을 연구하여 발표하고 있다. 본 연구에서는 다양한 조건하에서의 – 리플로우 냉각 속도, 다중 리플로우, 고온 에이징, 볼 강도 시험, 열피로 가속 시험 등 – 소더 재료의 미세구조를 분석하고자 한다. 기계적 물성 시험 및 크리프 시험을 위하여 쿠폰 타입의 벌크 시편이 제작되었으며, 미세 구조의 변화를 고려하기 위하여 시편 주조시에 냉각속도를 0.02 ~ 40 도 범위에서 조절하여 시편을 제작하였다. 기계적 물성 시험에 유연소더 및 공정 무연 소더들 (Sn/Ag/Cu 와 Sn/Cu) 이 사용되었고, 탄성계수를 측정하기 위하여 나노압입시험 방법을 이용하였다. 크리프 시험은 100도에서 다양한 하중 조건 및 미세구조를 가지는 시편에 대해 수행하였다. 열피로 시험은 플라스틱 볼 어레이 (PBGA) 타입의 패키지를 사용하여 서로 다른 냉각 조건을 가지도록 하여 이용하였다. 특히, 열피로 거동과 미세구조의 관계를 파악하기 위하여 광학관찰, SEM 분석, EDX 분석 등을 수행하였다.