계면 화학반응과 무전해 니켈 금속층에서 나타나는 취성파괴와의 연관성에 관한 연구

Abstract

무전해 Ni(P)과 솔더와의 반응 중 발견되는 취성파괴 현상과 계면 화학반응시의 금속간화합물 spalling과의 연관성을 전단 파괴실험을 통하여 체계적으로 연구하였다. 취성파괴는 무전해 Ni(P)과 Sn-3.5Ag 솔더와의 반응 후에만 나타났고 Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더와의 반응시에는 연성파괴만이 관찰되었다. Sn-3.0Ag-0.5Cu 솔더와의 반응시 (Ni,Cu)3Sn4와 (Cu,Ni)6Sn5의 삼성분계 금속간화합물이 생성되었고 spalling은 발생하지 않았다. 반면, Sn-3.5Ag 솔더와의 반응시에는 Ni3Sn4 금속간화합물이 spalling된 솔더패드에서 취성파괴가 발생하였다. 파괴표면을 면밀히 분석한 결과 취성파괴는 Ni3Sn4 금속간화합물과 Ni(P) 금속층 사이에 형성된 Ni3SnP 층에서 발생하는 것을 알 수 있었다. Ni3SnP 금속간화합물 층은 Ni3Sn4 금속간화합물이 spalling되는 과정 중에 두껍게 성장하므로 무전해 Ni(P) 사용시 기계적 신뢰성을 보장하기 위해서는 금속간화합물의 spalling을 방지하는 것이 매우 중요하다.