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표제지

목차

국문 요약 8

제1장 서론 9

제2장 이론적 배경 10

2.1. 무전해 도금의 원리 10

2.1.1. 무전해 Ni-P 도금 13

2.1.2. 무전해 Ni-W-P 13

2.2. 일렉트로마이그레이션 현상 14

2.3. 금속간화합물(IMC) 15

제3장 실험 방법 18

3.1. 기판의 제작 20

3.2. 전처리 과정 및 탈지액 조성 21

3.3. 무전해 Ni 도금액 제조 및 실험 조건 23

3.4. 리플로우 솔더링 24

3.5. 열처리 테스트 25

3.6. 일렉트로마이그레이션 테스트 25

3.7. 단면 분석 26

제4장 실험 결과 27

4.1. 도금액의 성분 분석 및 표면관찰 27

4.2. 도금된 샘플의 단면 관찰 29

4.2.1. 리플로우 솔더링 29

4.2.2. 열처리 테스트 30

4.2.3. 일렉트로마이그레이션 테스트 100h 31

4.2.4. 일렉트로마이그레이션 테스트 150h 32

4.2.5. 일렉트로마이그레이션 테스트 200h 33

4.3. IMC층의 성장 비교 35

제5장 결론 36

참고문헌 37

Abstract 40

표목차

Table 3.2. Composition and operating condition of pretreatment... 22

Table 3.3. Composition and operating condition of electroless... 23

Table 4.1. Component analysis results of electroless deposition samples. 27

그림목차

Fig. 3. Step of the experiment process 19

Fig. 3.1. Pattern design of the sample and step of the making... 20

Fig. 3.2. Process of the pre-treatment. 21

Fig. 3.4. A process of changing the sample through reflow soldering. 24

Fig. 4.1. Surface of the electroless deposition Ni-P and Ni-W-P... 28

Fig. 4.2.1. SEM Images of Reflow Soldering samples. (a) Ni_P ,... 29

Fig. 4.2.2. SEM Images of heat treatment samples. (a) Ni-P (b)... 30

Fig. 4.2.3. SEM Images of electromigration 100h samples.... 31

Fig. 4.2.4. SEM Images of electromigration 150h samples.... 32

Fig. 4.2.5. SEM Images of electromigration 200h samples.... 34

Fig. 4.3. Comparison of IMC thickness under each Condition. 35

초록보기

일렉트로마이그레이션은 높은 전류가 가해질 시 칩에서의 온도상승에 의해 PCB 동박면의 Cu이온이 전류를 따라 이동하여 솔더 접합부와 반응하여 발생하는 금속간화합물(IMC)층에 의해 발생하는 현상으로 솔더 접합부의 신뢰성 감소의 문제를 야기한다.

일렉트로마이그레이션 현상이 일어나는 것을 방지하기 위한 연구로서, 활성화된 Cu 이온이 전류이동에 따라 확산이 일어나지 않게 막아줄 수 있는 무전해 Ni-P 도금을 이용하여 도금 피막의 일렉트로마이그레이션 현상에 대한 저항력과, W 함량에 따른 효과를 비교하기 위해 W을 각각의 비율로 도금을 실시하였다.

도금이 완료된 샘플은 리플로우 솔더링을 진행하여 샘플의 접합부를 형성한 후에 열처리의 경우 130˚ C 의 온도, 85% 습도의 조건하에 100h 동안 실시하였고, 일렉트로마이그레이션의 경우 위 조건에서 5.3A/㎠의 전류밀도를 추가로 가하여 100h, 150h, 200h 동안 진행하였다.

각 실험이 끝난 샘플들은 단면을 마이크로섹션을 진행한 뒤 SEM(Scanning Electronic Microscope)을 통해 단면을 관찰하였으며, EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)를 통해 성분 분석을 실시하고 라인스캔으로 분석하였다.

단면을 관찰한 결과 일렉트로마이그레이션을 실시하였을 때 리플로우 솔더링 및 열처리에 비해 IMC층의 형성이 활발하게 일어났으며, (Cu, Ni)6Sn5 의 IMC층이 분해가 되어 (Cu, Ni)₃Sn 의 IMC층이 관측되었다. 150시간 이후에는 도금층의 Ni의 확산이 전부 이루어져, 도금층 영역에서는 Ni을 확인할 수 없었으나, W을 첨가한 샘플의 경우 W이 존재하는 영역 부근에서 IMC의 형성이 거의 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다. W의 함량이 높을수록 잔류된 W을 관측할 수 있었으며, 잔류된 W의 양이 많을수록 IMC의 형성은 더욱 억제되었다.

W은 확산방지막으로서의 역할을 수행하며, 중금속에 해당하기 때문에 Ni과 P에 비해 원자량이 높아 확산을 억제하는 것으로 보인다.

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