| 초록 |
솔더조인트의 신뢰성이 전자기기의 수명과 연관되면서 Cu와 Sn의 Inter-diffusion에 의해 형성되는 금속간 화합물(IMC_Intermetallic Compounds)의 특성 평가가 무엇보다도 중요한 주제가 되고 있다. 그리고 여러형태의 표면처리중 박막 형태 Sn도금층에서의 Cu와 Sn의 IMC성장에 대한 연구가 많이 부족하여 Solder Joint 신뢰성 및 Bump 관련 불량등 여러 이슈가 발생되고 있다. 이에 본연구에서는 Immersion Sn 도금의 두께는 1.2㎛ 시편을 준비하여 100,150,200,235,255,275℃ 등온실험을 각 0.5,1,3,5,10min 동안 온도 및 시간에 따른 IMC거동을 확인한 결과 100, 150℃에서는 Fickian 거동으로써 n=1(Linear growth kinetics) 반응속도 자체가 층 두께를 결정하게 된다. 그러나 200℃에서는 Non Fickian 거동으로 n=0.5(Parabolic growth kinetics) 원자의 체확산(금속 결정의 입계로 Sn이 확산하는것)에 의해 층 성장 제한되는 거동을 나타내었다. 이는 이미 존재하는 금속간 화합물층을 통과한 후 확산되기 때문에 성장 속도는 시간과 확산거리가 증가함에 따라 감소하게 된다고 기존연구에서는 언급하고 있으며 유사한 결과를 확인하였다. 그리고 235℃에서는 Pure Sn 부위가 부분적으로 존재하며 대부분 Cu6Sn5가 Cu3Sn으로 Conversion됨을 확인하였다. 이는 Sn이 박막형태로 Pure Sn이 더이상 존재하지 않아 Cu6Sn5는 더이상 생성되지 않고 Cu6Sn5가 Cu3Sn만으로 Conversion되는 것으로 판단된다. 본 실험을 통해 Solder non wet에 영향을 미칠수 있는 IMC의 거동 특성을 확인하였고 Cu표면과 Sn도금부위 계면에서의 IMC형성에 필요한 활성화 에너지는 34.95kJ/mol로 계산되었다. 접합계면의 IMC형성에 대한 거동 이해 및 성장에 필요한 활성화 에너지를 실험적 방법을 이용하여 계산함으로써 솔더 접합부의 수명평가에 활용할 수 있는 기초자료를 확보하였다. |
