무연솔더 Sn-3.8Ag-0.7Cu, Sn-0.7Cu, Sn-1.7Cu 와 Pt layer의 계면 반응에 관한 연구

Abstract

현재 차세대 무연 솔더 재료로서 많은 솔더 들이 실험되어지고 있다. 그 중 Cu를 소량 포함한Sn-Ag, Sn 솔더는 비교적 적절한 융점, 뛰어난 기계적 성능 등의 장점으로 차세대 솔더 재료로서 많은 주목을 받고 있다. 솔더와 UBM의 접합부에서 생성되는 금속간화합물은 솔더 접합부의 기계적 성능에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다. 이런 무연솔더와 Cu와 Ni계면에서 형성되는 금속간화합물의 분석은 최근 많이 연구되고 있으나, Sn-Ag-Cu, Sn-Cu 무연솔더와 UBM으로 사용 가능한 Pt사이의 금속간화합물 형성에 관한 연구는 보고된 적이 없다. 따라서 본 실험에선 Sn-3.8Ag-0.7Cu, Sn-0.7Cu, Sn-1.7Cu와 Pt UBM사이에서 reflow후 와 aging 실험도중 형성되는 금속간화합물의 종류 및 형상을SEM, EDS, 및 XRD를 이용해 분석하였고, 또한 Aging 열처리시 금속간화합물의 성장 거동을 연구하였다. 액상Sn-0.7Cu, 액상Sn-1.7Cu, Sn-3.8Ag-0.7Cu 솔더와 Pt 층의 반응에선 PtSn4가 금속간화합물로 생성됨을 발견했다. 이런 PtSn4의 형성은 Cu와 Ni계면에서 Cu6Sn5계의 금속간 화합물이 형성된다는 결과와 다른 것이며, 이는 금속간화합물 형성의 활성화에너지 차이 때문이다.