Intermetallic Formation between Sn-Ag based Solder Bump and Ni Pad in BGA Package

BGA 패키지에서 Sn-Ag계 솔더범프와 Ni pad 사이에 형성된 금속간화합물의 분석

The intermetallic formation between Sn-Ag-(Cu) solders and metal pads in a real BGA package was characterized using SEM, EDS, and XRD. The intermetallic phase formed in the interface between Sn-Ag-Cu and Au/Ni/Cu pad is likely to be ternary compound of $(Cu,Ni)_6Sn_5$ from EDS analysis High concentration of Cu was observed in the solder/Ni interface. XRD analysis confirmed that $\eta -Cu_6 Sn_5$ type was intermetallic phase formed in the interface between Cu containing solders and Ni substrates and $Ni_3$Sn_4$ intermetallic was formed in the Sn-Ag solder/Ni interface. The thickness of intermetallic phase increased with the reflow times and Cu concentration in solder.

실제 BGA패키지에서 Sn-Ag-(Cu) 솔더와 금속패드가 반응하여 생성된 금속간 화합물의 특성을 Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)f) X-ray Diffractometer (XRD)를 사용하여 분석하였다. EDS로 분석한 결과를 보면 BGA 패키지에서 Sn-Ag-Cu 솔더와 Au/Ni/Cu 금속층간의 반응으로 생성된 금속간화합물은 $(Cu,Ni)_6Sn_5$로 예상되며 . Cu의 편석은 솔더와 Ni 층 사이에서 발견되었다. XRD 분석결과 Cu를 함유하고 있는 Sn-Ag-Cu 솔더와 Ni층 사이에서는 $\eta -Cu_6 Sn_5$ 타입의 금속간화합물이 분석되었으며 Sn-Ag 솔더와 Ni층 사이에서는 $Ni_3$Sn_4$가 분석되었다. 계면에 생성된 금속간화합물은 리플로 회수와솔더내의 Cu의 함량에 따라증가하였다