KCI등재
Sn-3.0Ag-0.5Cu와 Sn-0.75Cu(-Ni,Bi) 솔더볼 합금조성에 따른 Heterogeneous BGA 솔더 접합부 열사이클 특성 = Thermal Cycling Performance of Heterogeneous Solder Ball Joints with Sn-3.0Ag-0.5Cu and Sn-0.75Cu(-Ni,Bi) Solder Ball Composition for BGA Package
저자
배주영 (한국전자기술연구원 융복합전자소재연구센터) ; 김미송 (한국전자기술연구원 융복합전자소재연구센터) ; 현소희 (한국전자기술연구원 융복합전자소재연구센터) ; 이종현 (서울과학기술대학교) ; 문정탁 (엠케이전자(주)) ; 이영우 (엠케이전자주식회사) ; 이슬기 (엠케이전자(주) 기술연구소 솔더개발팀) ; 김형태 (아프로 알앤디(주) 신뢰성사업본부) ; 백승관 (아프로 알앤디(주) 신뢰성사업본부) ; 홍원식 (한국전자기술연구원)
발행기관
학술지명
대한용접·접합학회지(Journal of The Korean Welding and Joining Society)
권호사항
발행연도
2024
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
174-183(10쪽)
제공처
Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) is one of the most commonly used Pb-free solder composition nowadays. A minor alloying element addition can improve mechanical properties and thermal reliability of the solder joint. Minor amount of Bithmuth (Bi) or Nickel (Ni) addition can improve mechanical properties of solder by solid solution strengthening, or ensure the structural stability of the intermetalllic compounds. Also, low melting temperature solder with Bithmuth can reduce the cost of soldering process and keep components from deterioration. In this study, reliability of heterogeneous and homogeneous solder joint in the ball-grid-array (BGA) package solder joint were investigated.
Using Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder paste and two kinds of solder balls, we have investigated which combination of solder joint improves the thermo-mechanical reliability. SAC305 and SCN (Sn-0.75Cu-Ni,Bi) balls were used for homogeneous and hetrogeneous joints. Solder balls were attached in BGA package. To examine the solder joint reliability, thermal cycling test was conducted after reflow soldering. Shear strength measurement and cross-sectional analysis of the BGA package solder joints were carried out before and after 2000 cycles of the test.
The shear strength of homogeneous solder joint decreased to 68.2% and heterogeneous decreased to 43.5%. The crosssectional analysis using scanning electorn microscopy (SEM) and electorn back-scattered diffraction (EBSD) showed the (Ni,Cu)6Sn5 and Cu6Sn5 IMCs which were generated in the solder joint, and the crack propagated longer in the homogeneous solder joint of SAC305 after the thermal cycling test. IPFM showed the grain refinement effect of the SCN solder joint after thermal cycling. The minor addition of Bi had played a role as dislocation pinning site and became to equiaxied grain, so that the lifetime of heterogeneous SCN solder joint was superior than that of the SAC305.
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