Sn-Bi-X 저온 무연솔더 합금의 기계적 신뢰성

초록

눈부신 전자산업의 발달로 대부분의 전자제품이 다기능/경박단소화 되고 있어, 고밀도 실장 기술인 양면 표면실장과 고집적 패키징 기술인 패키지 적층 공정의 적용이 점차 확대되고 있다. 따라서 양면 표면실장 및 패키지 적층 공정에 사용되는 저온 접합용 무연 솔더 즉, 183℃ (Sn-37Pb 공정 솔더 융점) 이하의 융점을 가지는 저온 무연 솔더에 대한 관심이 높아지고 있다. 대표적인 저온 무연솔더 조성은 139℃의 공정점을 가지는 Sn-Bi 2원계 무연 솔더 조성이나, 강한 취성으로 인해 솔더 접합부 신뢰성 면에서 개선의 여지를 남겨두고 있다. 본 연구에서는 Sn-Bi계 저온 무연 솔더 조성의 신뢰성 개선을 위해 합금 첨가 원소로서 Ag와 Mn을 선택하였다. Ag와 Mn을 각각 소량 첨가한 Sn-Bi-Ag 및 Sn-Bi-Mn, 그리고 소량의 Ag와 Mn을 함께 첨가한 Sn-Bi-Ag-Mn, 이렇게 3가지 무연 솔더 조성을 Sn-Bi 조성과 비교하여 그 젖음 특성과 용융 및 응고 특성, 미세조직 특성, 리플로우 반응 특성, 그리고 접합부 형성 시의 기계적 강도 및 접합부의 신뢰성을 평가하여 최적의 저온 무연 솔더 조성을 제시하고자 하였다.