KR100438409B1 - Composite solders and process method of composite solders - Google Patents

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Abstract

본 발명은 땜납 및 솔더볼 재료에서 크리프 강도 및 신뢰성을 높이기 위한 복합솔더 및 이의의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite solder for improving creep strength and reliability in solder and solder ball materials and a method of manufacturing the same.

본 발명의 복합솔더 제조방법은 고체분말을 사용하지 않으면서 솔더기지 내에 입자 형태의 금속간화합물 강화재를 인-시튜 공정으로 분산시키는 경제적이며 효과적이다.The composite solder production method of the present invention is economical and effective to disperse the intermetallic compound reinforcement in the form of particles in the solder base without the use of a solid powder.

본 발명의 복합솔더 제조방법은 응고과정에서 강화재가 될 금속간화합물이 초정으로 솔더기지 내에 형성되는 조성의 솔더합금을 액상선 이상으로 가열하여 용해시킨 후 응고시켜 솔더기지 내에 금속간화합물을 형성시키는 단계와,In the manufacturing method of the composite solder of the present invention, the intermetallic compound to be a reinforcing material during the solidification process is melted by heating and dissolving a solder alloy having a composition formed in the solder base at a liquid line or higher, and solidifying the intermetallic compound in the solder base. Steps,

솔더합금 내의 금속간화합물을 압연이나 인발 등의 소성가공으로 금속간화합물을 미세한 입자로 파쇄하는 소성가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a plastic working step of crushing the intermetallic compound in the solder alloy into fine particles by plastic working such as rolling or drawing.

본 발명의 의해 솔더합금 내부에 균일하게 파쇄된 금속간화합물은 솔더기지 보다 융점이 높으므로 땜납 공정이나, 리플로우 공정에서 녹지 않고 고체상태를 계속 유지할 수 있으므로, 기지 내에서 입자상태로 계속 존재할 수 있어서 접합부의 강도를 향상시킬 수 있다.Since the intermetallic compound uniformly crushed in the solder alloy according to the present invention has a higher melting point than the solder base, the intermetallic compound can remain in the particulate state in the matrix because the solid state can be maintained without melting in the solder process or the reflow process. Therefore, the strength of the joint can be improved.

Description

복합솔더 및 이의 제조방법{Composite solders and process method of composite solders}Composite solders and process method of composite solders

본 발명은 땜납(solder) 및 솔더볼(solder ball) 재료에서 크리프 강도 및 신뢰성을 높이기 위한 복합솔더(compostie solder) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite solder for increasing creep strength and reliability in solder and solder ball materials, and to a method of manufacturing the same.

멀티미디어 및 이동통신 산업의 발전과 함께 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 기타 전자부품은 소형화, 경량화 추세로 가고 있다. 이에 따라 전자 패키지의 소형화와 표면실장기술의 발전에 따라 패키지 내에서 전기적, 기계적 연결을 해주는 솔더의 신뢰성이 중요시되고 있다. 칩과 기판, 칩과 칩, 기판과 기판을 연결해주는 솔더는 칩이 100℃ 이상의 고온에서 작동하기 때문에 피로와 크립(creep)에 의한 파괴가 일어난다.With the development of the multimedia and telecommunications industry, computers, notebooks, mobile phones, and other electronic components are becoming smaller and lighter. Accordingly, with the miniaturization of electronic packages and the development of surface mount technologies, the reliability of solders for electrical and mechanical connection in packages is becoming important. Chips and substrates, and the solder that connects the chip and the chip, the substrate and the substrate is broken by fatigue and creep because the chip operates at a high temperature of more than 100 ℃.

이러한 파괴에 대한 저항성을 높이기 위해서 솔더에 미세한 분산상을 첨가하여 강화시킨 복합솔더에 관한 연구가 진행되고 있다. 강화재로 작용하는 분산상은 균열의 발생을 억제시키고, 입계 미끄러짐(grain boundary sliding)을 방지하며, 또한 솔더와 기판사이의 계면 반응층의 성장을 억제시켜 피로강도를 증가시킴으로써 솔더의 신뢰성을 향상시킨다.In order to increase resistance to such breakdown, studies have been conducted on composite solders reinforced by adding fine dispersed phases to solders. The disperse phase acting as a reinforcement enhances the reliability of the solder by suppressing the occurrence of cracks, preventing grain boundary sliding, and increasing fatigue strength by inhibiting the growth of the interfacial reaction layer between the solder and the substrate.

종래의 복합솔더를 제조하는 가장 간단한 방법은 Cu6Sn5, Ni3Sn4등의 고체 분말을 용융된 주석-은(Sn-Ag) 솔더와 혼합한 후 응고시키는 방법이 있다. 이때 용융된 솔더와 분말을 기계적으로 혼합함으로써 분말이 용융된 솔더에 균일하게 분포하도록 한다. 용융된 주석-은 솔더와 구리(Cu)분말을 혼합하여 구리분말을 용탕의 주석(Sn)과 반응시켜 Cu6Sn5입자를 솔더기지 내에 얻는 인-시튜(in-situ) 방법도 있다. 이러한 방법들은 분말의 산화피막을 제거하여 젖음성을 좋게 하기 위해 분말과 용제(Flux)를 함께 섞은 후 용융된 솔더에 넣는다.The simplest method of manufacturing a conventional composite solder is a method of mixing solid powders such as Cu 6 Sn 5 and Ni 3 Sn 4 with molten tin-silver (Sn-Ag) solder and then solidifying them. In this case, the powder is uniformly distributed in the molten solder by mechanically mixing the molten solder and the powder. There is also an in-situ method in which molten tin-silver solder and copper (Cu) powder are mixed to react the copper powder with tin (Sn) in the molten metal to obtain Cu 6 Sn 5 particles in the solder base. These methods mix the powder and flux together with the molten solder to remove the oxide film of the powder to improve wettability.

또 다른 방법은 솔더분말과 강화재 분말을 섞어서 페이스트(Paste)로 만드는 방법이 있다.Another method is to mix solder powder and reinforcement powder into a paste.

그러나 분말을 사용시에는 분말의 제조단가가 높고 젖음성을 좋게하기 위한 용제는 환경오염의 원인이 된다. 그리고 분말이 미세할 경우 산화피막에 의해 용융된 솔더와 젖음성이 나빠져서 혼합이 어렵게 된다. 또한 분말을 기지내에 균일하게 분포시키기 위해 용융된 솔더를 기계적으로 혼합할 경우 용탕 표면의 산화가 더욱 가속되는 문제가 있다.However, when the powder is used, the manufacturing cost of the powder is high and the solvent for improving wettability is a cause of environmental pollution. In addition, when the powder is fine, the solder melted by the oxide film and wettability deteriorate, making it difficult to mix. In addition, when mechanically mixing the molten solder in order to distribute the powder uniformly in the matrix there is a problem that the oxidation of the molten surface is further accelerated.

입자 강화재를 솔더기지 내에 균일하게 분포시키기 위한 방법으로 철과 같이 자성을 가지는 분말들은 자장을 걸어줌으로써 기지 내에 더욱 균일하게 분포시킬 수 있다. 그러나 이 방법은 자장을 걸어줘야 하기 때문에 제조장치가 복잡해지고 자성을 가지는 입자에만 이러한 기술을 적용할 수 있다.As a method for uniformly dispersing the particle reinforcing material in the solder base, magnetic powders such as iron may be more uniformly distributed in the substrate by applying a magnetic field. However, because this method requires the application of magnetic fields, this technique can be applied only to particles that are complicated and magnetic.

본 발명은 고체분말을 사용하지 않으면서 솔더기지 내에 입자 형태의 금속간화합물(Intermetallic compound) 강화재를 분산시키는 경제적이며 효과적인 복합솔더 제조방법이다. 우선 합금조성을 조절하여 응고과정에서 강화재가 될 금속간화합물이 초정의 수지상, 세포상, 판상, 또는 입자 형태로 솔더기지 내에 형성되도록 주조한다. 이렇게 주조한 합금을 압연(Rolling)이나 인발(Drawing) 등의 소성가공으로 금속간화합물을 미세한 입자로 파쇄시킴과 동시에 소성변형에 의해 균일하게 기지에 재분포 되게 할 수 있다.The present invention is an economical and effective method for producing a composite solder which disperses an intermetallic compound reinforcement in the form of particles in a solder base without using a solid powder. First, the alloy composition is controlled so that the intermetallic compound, which will be a reinforcing material in the solidification process, is formed in the solder base in the form of primary resin, cell, plate, or particles. The alloy thus cast can be crushed into fine particles by plastic processing such as rolling or drawing, and uniformly redistributed to the substrate by plastic deformation.

이렇게 생성된 금속간화합물은 솔더기지 보다 융점이 높으므로 땜납 공정이나, 리플로우 공정에서 녹지 않고 고체상태를 계속 유지할 수 있으므로, 기지 내에서 입자상태로 계속 존재할 수 있어서 접합부의 강도를 향상시킬 수 있다.The intermetallic compound thus formed has a higher melting point than the solder base, so that the solid state can be maintained without melting in the soldering process or the reflow process, so that the intermetallic compound can be present in the granular state in the matrix, thereby improving the strength of the joint. .

도 1은 주석-구리(Sn-Cu) 상태도이다.1 is a tin-copper (Sn-Cu) state diagram.

도 2는 수지상 형태를 갖는 Cu6Sn5금속간 화합물이 압연에 의해서 파쇄되면서 재분배되는 예시도2 is an exemplary diagram in which the Cu 6 Sn 5 intermetallic compound having a dendritic form is redistributed while being crushed by rolling.

도 3은 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag 조성을 갖는 합금의 응고조직을 나타낸 사진Figure 3 is a photograph showing the solidification structure of the alloy having a 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag composition

도 4는 도 3의 합금을 압연시킨 박판의 조직사진4 is a structure photograph of a thin plate rolled alloy of FIG.

도 5는 도 4의 압연한 박판을 디스크 형상으로 자른 다음 재용융시켜 구형화 된 솔더볼의 미세조직을 나타낸 사진5 is a photograph showing the microstructure of a solder ball sphericalized by cutting the rolled thin plate of FIG. 4 into a disk shape and then remelting it;

도 6은 Sn-3.5Ag 조성의 솔더볼과 도 5의 복합솔더볼을 리플로우 땜납한 직후의 조직사진6 is a photograph of the structure immediately after reflow soldering of the solder ball of Sn-3.5Ag composition and the composite solder ball of FIG.

도 7은 도 6의 솔더볼을 소둔한 조직사진Figure 7 is a tissue photograph of the annealing the solder ball of Figure 6

도 8은 도 6과 도 7의 솔더볼의 볼 전단 시험(ball shear test)에 의한 전단 강도를 보여주는 도표8 is a chart showing the shear strength by the ball shear test (ball shear test) of the solder ball of Figures 6 and 7

본 발명의 복합솔더 제조방법은 응고과정에서 강화재가 될 금속간화합물이 초정으로 솔더기지 내에 형성되는 조성의 솔더합금을 액상선 이상으로 가열하여 용해시킨 후 응고시켜 솔더기지 내에 금속간화합물을 형성시키는 단계와,In the manufacturing method of the composite solder of the present invention, the intermetallic compound to be a reinforcing material during the solidification process is melted by heating and dissolving the solder alloy of the composition formed in the solder base at a liquid line or higher to form a metal compound in the solder base. Steps,

솔더합금 내의 금속간화합물을 압연(Rolling)이나 인발(Drawing) 등의 소성가공으로 금속간화합물을 미세한 입자로 파쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And crushing the intermetallic compound in the solder alloy into fine particles by plastic working such as rolling or drawing.

상기에서 금속간화합물은 Cu6Sn5, Ni3Sn4, FeSn2, Cu3Sn, AgIn2, AuSn4, AuSn, InSn4, PdSn4, PdSn3, Sb2Sn3, SbSn, Sn4Sr, Ti6Sn5중에서 선택된 1종류이며 이러한금속간화합물들은 주조단계에서 솔더기지 내에서 수지상, 세포상, 판상 또는 입자형태로 존재하며 소성 가공 단계에서 미세한 입자로 파쇄될 수 있다.The intermetallic compound is Cu 6 Sn 5 , Ni 3 Sn 4 , FeSn 2 , Cu 3 Sn, AgIn 2 , AuSn 4 , AuSn, InSn 4 , PdSn 4 , PdSn 3 , Sb 2 Sn 3 , SbSn, Sn 4 Sr Ti 6 Sn 5 is selected from among these intermetallic compounds in the form of dendritic, cellular, plate or particle in the solder base in the casting step, and may be broken into fine particles in the plastic working step.

본 발명에서 솔더합금의 기지상의 조성은 솔더기지의 조성은 주석(Sn)을 주성분으로 하고 납(Pb), 은(Ag), 비스무스(Bi), 인듐(In), 구리(Cu)중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 합금, 금(Ag)을 주성분으로 하는 합금 또는 인듐(In)을 주성분으로 하고 은(Ag), 비스무스(Bi), 구리(Cu)중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 합금을 사용할 수 있으며 이들 기지 내에 위의 금속간 화합물 중에서 하나를 초정으로 형성시킨다.In the present invention, the known composition of the solder alloy is composed of tin (Sn) as the main component and selected from lead (Pb), silver (Ag), bismuth (Bi), indium (In), and copper (Cu). One or two or more alloys, an alloy containing gold (Ag) or indium (In) as a main component, and any one or two or more selected from silver (Ag), bismuth (Bi) and copper (Cu) Alloys can be used and these bases form one of the above intermetallic compounds as primary.

솔더합금 주조시 합금의 용해온도는 솔더합금 상태도의 액상선 이상의 온도로 가열하여 솔더합금을 용해시킬 수 있으면 되고, 솔더합금을 주조할 때 용탕의 냉각속도를 크게 하여 수지상, 판상, 세포상, 입자형태의 금속간 화합물을 미세하게 얻은 후 압연공정 또는 인발공정의 소성과정에서 더욱 미세한 입자로 파쇄시킬 수 있다. 큰 냉각속도를 얻을 수 있는 방법은 금형에 주조 하거나, 연속주조, 스트립 캐스팅(strip casting), 멜트 스피닝(melt spinning), 또는 물과 오일과 같은 액체에 급냉 시키는 방법이 있다.When solder alloy is cast, the melting temperature of the alloy should be heated to a temperature above the liquidus line in the state of solder alloy to dissolve the solder alloy, and when casting the solder alloy, the cooling rate of the molten metal is increased so that dendritic, plate, cell and particle After finely obtaining the intermetallic compound in the form can be broken into finer particles in the firing process of the rolling process or drawing process. Large cooling rates can be achieved by casting into molds, continuous casting, strip casting, melt spinning, or by quenching liquids such as water and oil.

이상과 같이 응고과정에서 나타난 수지상, 세포상, 판상, 입자 형태의 금속간 화합물은 초격자 구조를 가지므로 취성이 강하여 압연, 인발가공 등의 소성가공에서 쉽게 입자로 파쇄될 수 있다.As described above, the intermetallic compound in the dendritic, cellular, plate, and particle form has a superlattice structure, and thus has brittleness, so that it can be easily broken into particles in plastic processing such as rolling and drawing processing.

본 발명의 핵심은 합금조성을 조절하여 금속간화합물을 솔더기지내에 초정으로 응고시킨 후 소성가공으로 파쇄하여 재분포 시키는 데 있다. 이때 형성된 금속간화합물의 융점이 솔더기지의 융점보다 높으므로 땜납공정, 재용해 구형화처리, 리플로우 공정 등에서 솔더와 화학적으로 반응하지 않아 녹지 않고 고체 상태로 유지된다.The core of the present invention is to redistribute by controlling the alloy composition to solidify the intermetallic compound in the solder base in the first base, and then crushed by plastic working. At this time, since the melting point of the formed intermetallic compound is higher than the melting point of the solder base, it does not chemically react with the solder in the soldering process, remelting spheroidization, reflow process, etc., and thus remains solid without melting.

본 발명은 Cu6Sn5, Ni3Sn4, FeSn2, Cu3Sn, AgIn2, AuSn4, AuSn, InSn4, PdSn4, PdSn3, Sb2Sn3, SbSn, Sn4Sr 또는 Ti6Sn5등의 취성이 강한 금속간화합물에 적용할 수 있다.The present invention relates to Cu 6 Sn 5 , Ni 3 Sn 4 , FeSn 2 , Cu 3 Sn, AgIn 2 , AuSn 4 , AuSn, InSn 4 , PdSn 4 , PdSn 3 , Sb 2 Sn 3 , SbSn, Sn 4 Sr or Ti 6 brittle, such as Sn 5 can be applied to a strong intermetallic compound.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 권리를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by the following examples. However, these do not limit the rights of the present invention.

<실시예 1><Example 1>

주석(Sn) 기지 내에 Cu6Sn5입자 강화재를 분산시킨 복합솔더를 제조하는 방법을 설명한다. 도 1은 주석-구리(Sn-Cu) 상태도로서 Sn과 에타(η)상의 공정온도는 227℃, 공정조성은 99.3Sn-0.7Cu이다. Cu 조성을 0.7wt% 이상으로 하여 합금을 만든다면 에타(η)상인 Cu6Sn5금속간화합물이 수지상 형태의 초정(primary crystal)으로 나타나고, 기지는 Sn-Cu 공정조직으로 응고된다.A method for producing a composite solder in which Cu 6 Sn 5 particle reinforcing material is dispersed in a tin (Sn) matrix is described. 1 is a tin-copper (Sn-Cu) state diagram. The process temperature of Sn and eta (η) phase is 227 ° C, and the process composition is 99.3Sn-0.7Cu. When the alloy is made with a Cu composition of 0.7 wt% or more, an eta (η) phase Cu 6 Sn 5 intermetallic compound appears as a primary crystal in a dendritic form, and the matrix is solidified in a Sn-Cu process structure.

Cu가 7.6wt% 이상이면 입실론(ε)상도 415℃ 이상에서 나타나지만 415℃ 이하에서 편정반응으로 에타(η)상으로 바뀐다. 에타(η)상의 부피분율은 Cu 함량으로 조절하는데 가령 5.2wt% Cu 에서 10vol% 에타(η)상을 얻는다.If Cu is more than 7.6 wt%, the epsilon (ε) phase also appears at 415 ° C or higher, but changes to eta (η) phase at a deviation of 415 ° C or lower. The volume fraction of the eta (η) phase is controlled by the Cu content, for example a 10 vol% eta (η) phase is obtained at 5.2 wt% Cu.

합금의 용해방법은 Sn 주괴와 Cu 주괴를 섞은 후 액상선 이상의 온도로 가열하면 융점이 낮은 Sn 주괴가 먼저 녹은 후 Cu 주괴가 Sn 용탕 내로 용해된다. 이때 용탕의 산화를 억제하기 위해 질소(N2) 또는 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스 분위기를 만들어 준다.In the melting method of the alloy, when the Sn ingot and Cu ingot are mixed and heated to a temperature above the liquidus, the Sn ingot having a low melting point is melted first, and then the Cu ingot is dissolved into the Sn molten metal. At this time, in order to suppress oxidation of the molten metal, an inert gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) is made.

주조된 주괴를 압연이나 인발가공 등의 방법으로 소성가공하면 경도가 높고 취성이 강한 Cu6Sn5금속간화합물은 수지상에서 입자로 파쇄되면서, 솔더 기지내에 균일하게 재분배되고 압연 횟수를 늘리고 주조된 주괴를 여러 방향으로 압연함으로써 보다 미세한 입자를 얻을 수 있으며 입자의 분포도 더욱 균일해진다.When the cast ingot is plastically processed by rolling or drawing process, the hard and brittle Cu 6 Sn 5 intermetallic compound is broken into particles on the resin, which is redistributed uniformly in the solder base, increasing the number of rolling and casting the ingot By rolling in several directions, finer particles can be obtained and the distribution of particles becomes more even.

도 2는 수지상 형태를 갖는 Cu6Sn5금속간 화합물이 압연에 의해서 파쇄되면서 재분배되는 예시도를 보여준다.2 shows an exemplary diagram in which the Cu 6 Sn 5 intermetallic compound having a dendritic form is redistributed while being crushed by rolling.

<실시예 2><Example 2>

주석(Sn), 은(Ag) 및 구리(Cu)의 주괴를 원료로 공지의 방법을 이용하여 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag 조성을 갖는 솔더합금을 제조하였다.Ingots of tin (Sn), silver (Ag), and copper (Cu) were used as a raw material to prepare solder alloys having a composition of 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag.

도 3은 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag 조성을 갖는 합금의 응고조직을 나타낸 사진이다. 이 합금은 수지상의 Cu6Sn5금속간화합물이 초정으로 나타나고 기지는 3원계 공정조직(L→βSn+Cu6Sn5+Ag3Sn)이 나타난다.3 is a photograph showing a solidification structure of an alloy having a composition of 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag. In this alloy, a dendritic Cu 6 Sn 5 intermetallic compound appears as a primary and a ternary process structure (L → βSn + Cu 6 Sn 5 + Ag 3 Sn).

도 4는 도 3의 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag 조성을 갖는 합금을 압연시킨 박판의 조직사진으로서, 도 3에서 나타난 Cu6Sn5금속간 화합물이 파쇄되었음을 보여준다. 도 5는 도 4의 압연한 박판을 펀치를 이용하여 디스크(disc) 형상으로 자른 다음 뜨거운 오일에 넣어서 재용융시켜 구형화 된(disc-forming method) 솔더볼의 미세조직( 16vol% Cu6Sn5입자)을 보여준다.4 is a texture photograph of a thin plate rolled alloy having a composition of 90.2Sn-6.9Cu-2.9Ag of FIG. 3, showing that the Cu 6 Sn 5 intermetallic compound shown in FIG. 3 is crushed. 5 is a microstructure of a solder ball (16vol% Cu 6 Sn 5 particles of the disc-forming method) by cutting the rolled thin plate of FIG. 4 into a disc shape using a punch and then remelted by putting it in hot oil. ).

도 6의 우측 그림은 도 5의 솔더볼을, 좌측 그림은 Sn-3.5Ag 조성의 솔더볼을 리플로우 땜납(reflow soldering) 한 것을 보여준다. 이때, 두 솔더볼은 리플로우 노(reflow furnace)에서 동시에 흘려줌으로써 땜납 조건을 똑같이 한 것이다. 도 6의 우측 그림에서 Cu6Sn5입자들은 솔더기지보다 밀도가 크기 때문에 침강이 일어난다. 따라서 솔더볼의 위쪽부분은 Cu6Sn5입자가 존재하지 않는 것을 볼 수 있다.6 shows the reflow soldering of the solder balls of FIG. 5 and the left balls of the Sn-3.5Ag composition. At this time, the two solder balls are equally soldered by flowing in a reflow furnace at the same time. In the right figure of FIG. 6, Cu 6 Sn 5 particles have a higher density than solder bases, and thus settling occurs. Therefore, the upper part of the solder ball can be seen that the Cu 6 Sn 5 particles do not exist.

도 7의 좌측 솔더볼은 도 6의 좌측 솔더볼을, 우측 솔더볼은 도 6의 우측 솔더볼을 10일 동안 150℃에서 소둔한 것으로 솔더 기지뿐만 아니라 강화재인 Cu6Sn5입자들도 조대화가 일어났다. 시간의 경과에 따른 솔더의 신뢰성을 시험하기 위해서 실제 칩의 작동 온도보다 높은 150℃에서 10일동안 소둔하였다.The left solder ball of FIG. 7 is the left solder ball of FIG. 6, and the right solder ball of the right solder ball of FIG. 6 is annealed at 150 ° C. for 10 days. As a result, coarsening of Cu 6 Sn 5 particles as well as the reinforcing material is performed. In order to test the reliability of the solder over time, it was annealed at 150 ° C for 10 days above the actual operating temperature of the chip.

도 8은 도 6의 솔더볼과 도 7의 솔더볼을 볼 전단 시험(Ball Shear Test)한 것으로 리플로우 땜납 직후의 전단 강도는 Sn-3.5Ag 조성의 솔더볼과 복합솔더볼이 비슷하지만 소둔할 경우 복합솔더가 Sn-3.5Ag 조성의 솔더볼보다 큰 것을 보여 준다.FIG. 8 is a ball shear test of the solder ball of FIG. 6 and the solder ball of FIG. 7. The shear strength immediately after the reflow solder is similar to that of the solder ball of the Sn-3.5Ag composition, but the composite solder ball is annealed. It is larger than the solder ball of Sn-3.5Ag composition.

본 발명에 의해 제조한 복합설더는 다음과 같은 효과를 가진다.The composite sulfer produced by the present invention has the following effects.

첫째, 분말을 사용하지 않고 주괴 금속을 사용하여 인-시튜(in-situ) 공정으로 입자복합솔더를 만들기 때문에 저비용/고신뢰성의 입자복합솔더를 만들 수 있다.First, a low cost / high reliability particle composite solder can be made because the particle composite solder is made in-situ using ingot metal without using powder.

둘째, 무연솔더에 본 고안을 적용할 수 있고 분말을 사용하지 않으므로 환경 친화적이다.Second, the present invention can be applied to the lead-free solder and is environmentally friendly because no powder is used.

셋째, 본 발명은 압연 또는 인발가공을 하기 때문에 판상땜납(preform solder), 선상땜납(wire solder), 솔더볼(solder ball)로 제품 생산이 가능하다.Third, since the present invention is rolled or drawn, it is possible to produce a product using a preform solder, a wire solder, and a solder ball.

넷째, 압연 또는 인발 등의 소성가공으로 금속간 화합물을 입자로 파쇄/재분포시킴으로써 매우 미세하고 균일하게 분포된 입자복합솔더를 얻을 수 있다.Fourth, a very fine and uniformly distributed particle composite solder can be obtained by crushing / redistributing the intermetallic compound into particles by plastic working such as rolling or drawing.

다섯째, 기지는 상용되는 솔더의 조성과 동일하여 똑같은 융점을 가지며 기지에 미세하게 분산된 입자 강화재가 입계 미끄러짐 현상을 방지하고, 핵생성 장소가 되어 결정립을 더욱 미세하게 만들어 균열의 생성 및 전파를 억제함으로써 솔더의 신뢰성을 높일 수 있다.Fifth, the base has the same melting point as the composition of commercially available solder, and the finely dispersed particle reinforcement in the base prevents grain boundary slipping, and becomes a nucleation site, making grains finer, thereby suppressing the formation and propagation of cracks. By doing so, the reliability of the solder can be improved.

Claims (7)

금속간화합물로 강화된 복합솔더의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of a composite solder reinforced with an intermetallic compound, (a) 공정조성의 솔더기지에 상기 솔더기지보다 융점이 높은 금속간화합물을 구성할 금속원소를 혼합하고, 액상선이상으로 가열하여 용해시키는 단계;(a) mixing a metal element constituting an intermetallic compound having a higher melting point than the solder base to a solder base of a process composition, and heating and dissolving it above a liquidus line; (b) 상기 단계 a에서 얻은 용융액을 응고시켜 솔더기지내에 금속간화합물을 형성시키는 단계; 및(b) solidifying the melt obtained in step a to form an intermetallic compound in the solder base; And (c) 솔더기지내의 금속간화합물을 소성가공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법(c) a method of manufacturing a composite solder, comprising the step of plastic working the intermetallic compound in the solder base. 제 1항에 있어서, 금속간화합물은 Cu6Sn5, Ni3Sn4, FeSn2, Cu3Sn, AgIn2, AuSn4, AuSn, InSn4, PdSn4, PdSn3, Sb2Sn3, SbSn, Sn4Sr,Ti6Sn5중에서 선택된 1종류 임을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법The method of claim 1, wherein the intermetallic compound is Cu 6 Sn 5 , Ni 3 Sn 4 , FeSn 2 , Cu 3 Sn, AgIn 2 , AuSn 4 , AuSn, InSn 4 , PdSn 4 , PdSn 3 , Sb 2 Sn 3 , SbSn , Sn 4 Sr, Ti 6 Sn 5 A method for manufacturing a composite solder, characterized in that one selected from 제 1항에 있어서, 소성가공은 인발가공 또는 압연가공 임을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법The method of manufacturing a composite solder according to claim 1, wherein the plastic working is drawing or rolling. 제 1항에 있어서, 솔더기지의 조성은 주석(Sn)을 주성분으로 하고 납(Pb), 은(Ag), 비스무스(Bi), 인듐(In), 구리(Cu)중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 합금 임을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법The composition of claim 1, wherein the solder base is composed of tin (Sn) as a main component, and at least one selected from lead (Pb), silver (Ag), bismuth (Bi), indium (In), and copper (Cu). Method for producing a composite solder characterized in that the alloy containing 제 1항에 있어서, 솔더기지의 조성은 금(Ag)을 주성분으로 하는 합금 임을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법The method of manufacturing a composite solder according to claim 1, wherein the composition of the solder base is an alloy composed mainly of gold (Ag). 제 1항에 있어서, 솔더기지의 조성은 인듐(In)을 주성분으로 하고 은(Ag), 비스무스(Bi), 구리(Cu)중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 합금 임을 특징으로 하는 복합솔더의 제조방법The composite solder according to claim 1, wherein the composition of the solder base is an alloy containing indium (In) as a main component and one or two or more selected from silver (Ag), bismuth (Bi), and copper (Cu). Manufacturing Method 삭제delete
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