Sn-3.5Ag 솔더와 Zn 표면층의 반응을 통한 솔더 계면현상과 충격 신뢰성에 관한 연구

Effects of Zn Surface Finish on the Solder Joint Microstructure and the Impact Reliability

본 논문에서는 Cu위에 Zn를 전기도금 한 후, Sn-3.5Ag 솔더와 반응에 의해서 형성되는 계면의 금속간 화합물의 변화를 관찰하였으며, 그에 따른 계면의 충격 신뢰성을 분석하였다. Sn-3.5Ag 솔더와 Zn 표면층이 반응하는 동안, Zn 표면층은 솔더 내부로 들어가며, 그 양은 Zn의 도금 두께에 비례하였다. 특히, Zn가 솔더 내로 들어가면서, 계면에서 Cu-Sn 금속간화합물을 억제하는 대신, Cu₅Zn₈와 Ag₅Zn₈이 형성되고, 이로 인해 계면의 충격 신뢰성이 크게 증가하였다. 또한, 솔더 내에 Zn가 약 3.8wt%정도 들어갔을 때 가장 우수한 계면 신뢰성을 유도하였다.

The interface microstructure of Sn-3.5Ag/Cu joint was modified by electroplating varying amount of Zn on Cu UBM. As the amount of Zn dissolved in Sn-3.5Ag solder increased with the electroplating Zn thickness, Cu-Sn IMCs such as Cu₆Sn₅ and Cu₃Sn were replaced by Zn-containing IMCs such as Cu₅Zn₈ and Ag₅Zn₈, which increased the drop reliability of solder joints significantly. When the amount of Zn dissolved in solder was about 3.8wt%, drop resistance was best due to the effective suppression of Cu-Sn IMC and voids at the interface.