미세피치 패키지 적용을 위한 thin ENEPIG 도금층의 솔더링 특성

Solderability of thin ENEPIG plating Layer for Fine Pitch Package application

본 연구에서는 미세피치 패키지 적용을 위한 기초 실험으로 thin ENEPIG(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) 도금층을 형성하여 솔더링 특성을 평가하였다. 먼저, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) 솔더합금에 대한 thin ENEPIG 도금층의 젖음 특성이 평가되었으며, 순차적인 솔더와의 반응에 대한 계면반응 및 솔더볼 접합 후 고속 전단 시험을 통한 접합부 기계적 신뢰성이 평가되었다. 젖음성 시험에서 침지 시간이 증가함에 따라 최대 젖음력은 증가하였으며, 5초의 침지 시간 이후에는 최대 젖음력이 일정하게 유지되었다. 초기 계면 반응 동안에는 (Cu,Ni)₆Sn₅ 금속간화합물과 P-rich Ni 층이 SAC305/ENEPIG 계면에서 관찰되었다. 연장된 계면반응 후에는 P-rich Ni 층이 파괴 되었으며, 파괴된 P-rich Ni 층 아래에는 (Cu,Ni)₃Sn 금속간화합물이 생성되었다. 고속 전단 시험의 경우, 전단속도가 증가함에 따라 취성 파괴율이 증가하였다.

In this paper, we evaluated the solderability of thin electroless nickel-electroless palladium-immersion gold (ENEPIG) plating layer for fine-pitch package applications. Firstly, the wetting behavior, interfacial reactions, and mechanical reliability of a Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder alloy on a thin ENEPIG coated substrate were evaluated. In the wetting test, maximum wetting force increased with increasing immersion time, and the wetting force remained a constant value after 5 s immersion time. In the initial soldering reaction, (Cu,Ni)₆Sn₅ intermetallic compound (IMC) and P-rich Ni layer formed at the SAC305/ENEPIG interface. After a prolonged reaction, the P-rich Ni layer was destroyed, and (Cu,Ni)₃Sn IMC formed underneath the destroyed P-rich Ni layer. In the high-speed shear test, the percentage of brittle fracture increased with increasing shear speed.