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작성자 Keith Sweatman
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2008/06/19, 목요일 |
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 휴대전화 등 휴대용 기기를 실수로 떨어트렸을 때 무연 BGA 패키지 결함에 대한 염려나 충격 하중 시 패키지의 저항에 대한 염려 때문에, 솔더 BGA 연결의 충격 강도에 대한 관심이 고조되었다. 이 글은 전단 및 인장에 있어서 높은 변형율로 개별 BGA 볼을 로드할 수 있는 최근에 개발된 장비를 이용해서 구리/OSP 및 ENIG 기판의 0.42mm SMD(solder mask defined) 패드 상의 무연 0.50.01mm 직경 BGA 볼의 충격 강도 측정 결과에 대해 살펴보고자 한다.
충격 강도는 볼이 솔더링된 기판으로부터 볼을 분리시키기 위해 필요한 에너지로 측정할 수 있다. 2개 무연 솔더 Sn-3.0Ag-0.5Cu와 무은 Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.006Ge를 시험하고 벤치마크로서 Sn-37Pb를 포함시켰다. 금속간 성장이 충격 강도에 미치는 영향을 분석하기 위해서 2회 리플로우 사이클 및 150C로 200시간 에이징 후에 BGA를 테스트했다. 전단 시에는 10, 100, 1000, 2000, 4000mm/sec의 속도 및 인장 시에는 1, 10, 100, 200, 400mm/sec의 속도로 BGA를 테스트했다. 주사 전자 현미경을 이용해서 파괴 표면을 분석하고 연성 및 취성 파괴의 상대적인 양을 표기했다. 에이징이 계면 금속간 성장에 미치는 효과를 관찰하기 위해서 볼의 단면을 절개했다. 로드 속도가 전단 시에 100mm/sec 미만이고 인장 시에 10mm/sec 미만이면 SnAgCu를 분리시키기 위해 필요한 에너지가 Sn-Pb나 SnCuNiGe 볼을 분리하기 위해 필요한 에너지보다 높았다. 그보다 높은 속도에서 SnAgCu는 낮은 충격 에너지로 취성 결함을 일으키며, SnCuNiGe 합금은 Sn-Pb보다도 더 많은 에너지를 필요로 하고 높은 비율의 연성 파괴를 나타냈다. 에이징 후에 SnAgCu와 SnCuNiGe 합금 사이의 그러한 차이가 높아졌으며, 이는 SnAgCu의 금속간 층의 두께가 더 많이 증가했기 때문으로 설명할 수 있을 것이다.
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