BGA 솔더 접합부의 기계적.전기적 특성에 미치는 리플로우 횟수의 효과

Effect of Reflow Number on Mechanical and Electrical Properties of Ball Grid Array (BGA) Solder Joints

본 연구에서는 리플로우 횟수를 달리하여 Sn-37Pb, Sn-3.5Ag와 Sn-3.5Ag-0.75Cu (all wt.%) BGA 솔더 접합부들을 OSP가 코팅된 Cu 패드 상에 형성시킨 후, 기계적 전기적 특성을 연구하였다. 주사전자현미경 분석 결과, 접합 계면에 생성된 Cu₆Sn₅ 금속간화합물 층의 두께는 리플로우 횟수가 증가함에 따라 증가하였다. Sn-Pb와 Sn-Ag-Cu 솔더 접합부의 경우, 3회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었으며, Sn-Ag 솔더 접합부의 경우 4회 리플로우 후 최대 전단 강도를 나타내었다. 이후 리플로우 횟수가 10회까지 증가함에 따라 전단 강도는 점차 감소하였다. 리플로우 횟수가 증가함에 따라 전기적 특성은 점차 감소하였다.

In this study, the mechanical and electrical properties of three different ball grid array (BGA) solder joints, consisting of Sn-37Pb, Sn-3.5Ag and Sn-3.5Ag-0.75Cu (all wt.%), with organic solderability preservative (OSP)-finished Cu pads were investigated as a function of reflow number. Based on scanning electron microscopy (SEM) analysis results, a continuous Cu₆Sn₅, intermetallic compound (IMC) layer was formed at the solder/substrate interface, which grew with increasing reflow number. The ball shear testing results showed that the shear force peaked after 3 reflows (in case of Sn-Ag solder, 4 reflows), and then decreased with increasing reflow number. The electrical property of the joint gradually decreased with increasing reflow number.