Sn-Cu 솔더와 Ni foil 사이에서 Cu의 함량이 금속간 화합물의 형성에 미치는 영향

초록

전세계적으로 환경에 대한 관심이 증가함에 따라 전자패키지의 재료로서 일반적으로 사용되어오던 Pb의 사용에 대한 규제가 강화될 전망이며 이에 따라 Pb-Sn을 대체할 무연솔더에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 제품이 소형화 되어감에 따라 전자패키지 접합부의 신뢰성에 대한 요구도 또한 증가하고 있다. 리플로 과정 중에 솔더와 메탈패드 사이에 생성되는 금속간화합물은 솔더 접합부의 신뢰성에 아주 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 wave soldering에서 새로운 무연솔더로 주목받고 있는 Sn-Cu 솔더를 사용하였으며 Cu의 함량이 0.5wt%에서 1.7wt%까지의 각기 다른 5가지 조성으로 솔더를 제작하였다. 260도에서 액상의 Sn-Cu솔더와 Ni foil을 30s에서 600s까지 반응을 시켰으며 형성된 금속간화합물은 SEM, EDS, XRD와 TEM을 이용하여 분석하였다. Cu의 함량이 각기 다른 Sn-Cu 솔더와 금속간화합물은 Cu의 함량이 적을경우에는 Cu6Sn5상과 Ni3Sn4사이 동시에 분석되었으며 Cu의 함량이 증가할수록 Cu6Sn5상만이 XRD로 분석되었다. 금속간화합물의 성장거동 역시 Cu의 함량에 따라 다른 경향을 보였는데 이것은 금속간화합물의 성분이 Cu의 함량에 따라 결정되기 때문으로 예상된다.