KR20040027413A

KR20040027413A - 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 사용되는 땜납

Info

Publication number: KR20040027413A
Application number: KR1020030066607A
Authority: KR
Inventors: 노자와이와오; 호리다까시; 소우마다이스께; 로뽄기다까히로
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-04-01
Also published as: KR100567611B1; US20040126269A1; DE60300675T2; TWI270428B; EP1402988A1; TW200417436A; ATE295769T1; US7132020B2; DE60300675D1; EP1402988B1; JP3682654B2; JP2004114069A

Abstract

인 함유 도금액으로 무전해 Ni 도금으로 형성된 소량의 P 를 함유하는 Ni 층에 양호한 결합 강도의 납땜 접합부를 형성할 수 있는 땜납은 60 ~ 64 질량 % 의 Sn, 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P, 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu, 및 잔부 Pb 를 포함한다. 특히, 땜납은 무전해 도금에 의해 Ni 코팅된 Cu 전극 패드에 땜납 범프를 형성하기에 적합하다.

Description

무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 사용되는 땜납{SOLDER FOR USE ON SURFACES COATED WITH NICKEL BY ELECTROLESS PLATING}

본 발명은 무전해 도금에 의해 니켈 코팅되어 소량의 인을 함유하는 땜납부에 특히 적합한 땜납에 관한 것이다.

BGA (ball grid array) 팩키지와 같은 전자 부품의 기판의 표면 또는 인쇄 회로 기판 (PCB) 의 표면에 형성되는 전극 패드와 같은 납땜 대상 부위는, 보통 구리 (Cu) 로 이루어 지는데, Cu 는 금 및 은과 같은 귀금속처럼 용융 땜납에 대한 습윤성이 좋고 귀금속 보다 값이 훨신 싸기 때문이다. 그러나, 용융 땜납에 대한 습윤성이 양호하다는 Cu 의 장점이 과도하게 되어, 땜납 중에 Sn (땜납에 포함) 과 Cu 의 금속간 화합물의 형성이 땜납에 충분한 결합 강도의 납땜 접합부를 형성하는데 필요한 것보다 더 많이 일어나는 경우가 있다. 본질적으로 취약한 금속간 화합물의 형성은, 심지어 납땜 접합부의 시효 시에도 계속 일어난다.

따라서, Cu 가 전극 패드와 같이 납땝 대상 부위를 형성하기 위해 사용될 경우, 과도한 량의 Cu - Sn 금속간 화합물의 형성때문에 상기와 같은 부위에 형성될 납땜 접합부는 취성 파단에 민감하다는 것을 알 수 있다.

대조적으로, 당업자에게 널리 알려져 있는 바와 같이, 니켈 (Ni) 이 납땝대상 부위를 형성하기 위해 사용되고 땜납이 적합한 제어 조건 하에서 실행되는 경우, 형성된 금속간 화합물의 함량은 충분한 결합 강도를 갖는 납땜 접합부를 제공하기에 적합한 수준으로 제어되는 한편, 용융 땜납에 대해 충분한 습윤성을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 가격면에서 Ni 보다 값이 싸다는 Cu 의 장점때문에, Cu 가 전자 부품를 포함한 여러 가전 제품에서 가장 범용성이 큰 전도성 비철 금속으로서 바람직하다.

Cu 와 Ni 의 효과를 함께 활용하기 위해, Cu 로 이루어지고 도금에 의해 Ni 로 코팅된 땜납대상 부위를 갖는 전자 부품용 기판이 최근에 더욱 사용되어 왔다. 따라서, 전극 패드와 같은 땜납대상 부위는 Cu 로 된 본체를 가지며, 과도한 양의 금속간 화합물의 형성을 방지하기 위해, 용융 땜납으로 습윤되는 표면만이 Ni 도금된다.

Ni 도금은 전기도금 또는 무전해 도금으로 실행될 수 있다. 전기도금은 전해 반응에 의해 음극의 표면에 금속층을 형성한다. BGA 팩키지 기판 또는 PCB 기판과 같은 기판에 기판의 땜납대상 부위 (즉, 전극 패드) 에 Ni 층을 형성하기 위해 전기도금이 적용되는 경우, 음극으로 작용하도록 하기 위해 작은 전극 패드 각각으로의 전기적 연결의 필요성, 전기 분해를 위한 전류밀도의 제약, 그리고 도금 욕조에서 금속 부분의 부식과 같은 여러 문제가 발생한다. 소모되었을 경우 대체하는 번거러움과 완전히 소모되지 않을 경우 낭비가 되는 가용성 양극은, Ni 전기 도금에 사용된다. 게다가, 전기 도금에 의한 Ni 의 증착 속도는 일정하지 못하며, 특히 양극에서 멀거나 또는 홈을 형성하는 영역에서 감소한다.

대조적으로, 무전해 Ni 도금은, 도금될 재료의 종류나 형상에 관계없이 전기를 통전시키지 않고 도금액에 단지 재료를 침지하여 일정한 두께의 Ni 층을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 무전해 도금은 기판의 Ni 도금에서 주로 이용된다.

무전해 Ni 도금에서 사용되는 전형적인 도금액은 Ni - P 도금액이라는 용액이며, 니켈 이온원으로서 황산니켈과 환원제로서 인산소듐을 함유한다. 또한, Ni - P 도금액은 정해진 값에 용액의 pH 를 유지하기 위해 수산화소듐을 함유한다. Ni - P 용액으로 무전해 도금에 의해 형성된 니켈 코팅은 2 ~ 15 질량 % 의 인 (P) 을 함유한다.

BGA 패키지 (이하 BGA 기판이라고 한다) 기판이 기판의 전극 패드에 Ni 층을 형성하기 위해 무전해 Ni 도금을 받은 후, 산화와 같은 화학 반응으로부터 Ni 도금 층을 보호하고 용융 땜납에 대한 습윤성 또는 친화성을 개선하기 위해 대개의 경우 Au 플래시 도금이 실시된다. 따라서, 땜납 범프가 BGA 기판의 Ni 도금 전극 패드에 형성된다. BGA 패키지가 PCB (인쇄 회로 기판) 에 장착되면, 땜납 범프는 용해되어 PCB 에 BGA 기판을 납땜하게 된다. 또한, PCB 는 전형적으로 Cu 로 이루어진 전극 패드를 갖는다. 또한, PCB 의 Cu 전극 패드는 Ni 도금되며, Ni 층은 금 또는 다른 귀금속으로 플래시 도금될 수도 있다.

BGA 기판의 전극 패드 상에서 땜납 범프의 형성은, 전극 패드에 점착성 플럭스를 바르고, 그 후 각 전극 패드 위에 땜납 볼을 배치하며, 그리고 땜납 볼을 용해 시키고 전극 패드에 결합된 땜납 범프로 그것을 전환시키기 위해 충분한 온도로 재유동로에서 전극 패드 위의 땜납 볼을 가지는 BGA 기판을 가열하는 공정이 이루어진다.

BGA 기판에 땜납 범프를 형성하기 위해 땜납 볼은 일반적으로 본질적으로 Sn - Pb 공정 합금에 가까운 조성 즉, 60 ~ 64 질량 % 의 Sn 및 잔부 Pb 로 이루어진 조성물을 갖는 땜납으로 이루어진다. 공정 또는 거의 공정인 Sn - Pb 땜납은 최대 190 ℃ 의 비교적 낮은 융점을 갖는다. 따라서, 땜납 범프를 형성하기 위해 가열하고 그리고/또는 PCB 에 기판을 납땜하기 위해 가열하는 동안, BGA 기판과 기판에 장착된 전자 부품에 대한 열 영향을 최소화하는 것이 가능하다. Sn - Pb 합금의 다른 장점은 일반적으로 양호한 습윤성을 보이는 것이다.

공정 또는 거의 공정인 Sn - Pb 땜납으로 이루어진 땜납 범프가 Au 로 플래시 도금에 의해 처리되어진 Ni 도금 전극 패드에 상기 공정에 의해 형성되는 경우, 공정의 마지막 가열 단계에서, Ni 도금 및 Au 플래시 도금 그리고 땜납의 성질때문에, 용융된 땜납 볼은 밑의 전극 패드를 매끄럽게 습윤시키고 전극 패드에 단단하게 부착되는 땜납 범프를 형성하는 것으로 생각된다.

그러나, 사실, 이 방법으로 기판에 형성된 땜납 범프를 갖는 BGA패키지가 장착된 PCB 를 갖는 전자 제품에서, BGA 기판이 때때로 PCB 으로부터 우연히 분리된다. 예컨데, 휴대폰과 노트북 컴퓨터와 같은 전자 제품은, 사용자가 휴대폰을 주머니에 넣을 때 주머니 밖으로 미끄러질 경우 또는 노트북이 들어 있는 가방이 사용자의 손에서 떨어질 경우에, 기계적 충격을 받을 수도 있다. 이 같은 상황에서, PCB 에 BGA 기판을 연결하기 위해 상기 땜납 범프로 형성된 납땜 접합부의 분리가 발생할 수 있으며, 이 결과 두 부품 사이의 전기적 연결의 실패와 전자 제품의 기능 이상을 초래할 수도 있다.

본 발명의 목적은, Ni - P 도금액, 즉 인 함유 용액을 사용하는 무전해 도금에 의해 Ni 도금된 PCB 또는 전자 부품용 기판의 전극 패드에 단단하게 결합된 납땜 접합부를 형성할 수 있는 땜납을 제공하는 것이다. 그 결과, 전자 부품 또는 PCB 가 결합된 전자 제품에 기계적 충격이 가해질 경우에도, 납땜 접합부는 Ni 도금 전극 패드에서 쉽게 분리되지 않아서, 납땜 접합부와 전자 제품의 신뢰도를 향상시킨다.

도 1 은, 납땜 접합부가 무전해 Ni 도금된 Cu 전극 패드 위에 종래의 Sn - Pb 땜납으로 형성될 경우, 접합영역 근처의 구조의 단면을 나타내는 개략도.

도 2 는, 납땜 접합부가 본 발명에 따른 땜납으로 형성된 경우의 도 1 과 유사한 개략도.

도 3 은, 땜납 범프의 결합력을 평가하기 위한 시험에서 BGA 기판의 Ni 도금된 Cu 전극 패드 위에 형성된 땜납 범프를 분리하기 위해 힘을 가하는 방법을 도시한 도면.

도 4 는, 도 3 에 도시된 시험에 의해 땜납 범프내에서 발생한 파단을 나타내는 도면.

도 5 는, 도 3 에 도시된 시험에 의해 BGA 기판 내에 발생한 파단을 나타내는 도면.

도 6 은, 도 3 에 도시된 시험에 의해 BGA 기판의 전극 패드로부터 땜납 범프가 분리되는 형태의 파단을 나타내는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 전극 패드 2. Ni 코팅

3. Sn- Pb 땜납 4. Sn - Ni 금속간 화합물 층

7. Sn - Ni - Cu 금속간 화합물 층 10. BGA 기판

본 발명의 한 양태에 따르면, 인 함유 도금액인 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 납땜하기에 적합한 땜납은, 60 ~ 64 질량 % 의 Sn, 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P, 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu, 및 잔부 Pb 를 포함한다.

또한, 본 발명은 땜납으로 형성된 납땜 접합부, 땜납 볼, 또는 땜납으로부터 형성된 땜납 범프 그리고 땜납으로부터 형성된 땜납 범프를 갖는 BGA 기판을 제공한다.

본 발명가는 무전해 Ni 도금에 의해 형성된 Ni 도금 표면으로부터 통상적인 Sn - Pb 땜납의 범프 형태로 된 납땜 접합부의 분리에 의해 형성된 표면을 관찰하였고, Ni 도금 표면에 잔류 땜납이 없어서 Ni 도금 표면이 대단히 편평한 것을 알게 되었다. 이렇게 분리된 납땜 접합부의 단면을 현미경과 X - 레이 미량 분석기에 의한 화학 분석으로 관찰하여, Si - Ni 금속간 화합물 층이 납땜 접합부의 분리된 표면에 형성되고, P 가 층에 국부적으로 농축되어 고 P 농축을 갖는 서브층 (이하 서브층은 고 P 서브 층으로 언급됨) 이 형성되었음을 발견하였다.

도 1 은, Cu 패드가 P 함유 또는 Ni - P 도금액으로 무전해 도금에 의해 Ni 도금된 BGA 기판의 Cu 전극 패드에 형성된 종래의 Sn- Pb 땜납의 납땜 접합부의 결합부 부근에서 단면 구조를 보여주는 개략도이다.

BGA 기판 (도시되지 않음) 에 형성된 Cu 로 이루어진 전극 패드 (1) 위에, Ni 코팅 (2) 가 무전해 도금에 의해 형성된다. Ni 코팅 (2) 은 Sn- Pb 땜납 (3) 으로 납땜된다. 땜납을 위해 땜납 (3) 을 녹이는 가열 동안, 내부 확산 또는 상호 확산이 Sn- Pb 땜납과 Ni 사이에서 일어나서 Si - Ni 금속간 화합물 층 (4) 이 형성된다. 무전해 도금에 의해 형성된 Ni 코팅 (2) 은 P (인) 를 함유하며, 이 인은 Sn - Ni 금속간 화합물 층 (4) 에서 농축되어 Si - Ni - P 금속간 화합물을 형성된다. 그 결과, 본질적으로 취약한 Sn - Ni 금속간 화합물 층 (4) 에서, 더욱 고 취성의 성향을 가지는 Si - Ni - P 금속간 화합물의 고 P 서브 층 (5) 은 Ni 코팅 (2) 에 인접하여 형성된다. 기계적 충격이 가해지면, Sn - Ni 금속간 화합물 층 (4) 에 형성된 고 P 서브 층 (5) 이 납땜 접합부의 금속 결합을 약화시키고, Sn- Pb 땜납의 납땜 접합부가 쉽게 분리되도록 한다. 따라서, 무전해 도금에 의해 Ni 로 코팅된 표면에 형성된 Sn- Pb 땜납의 납땜 접합부는 충격이 가해짐에 따라서 쉽게 분리되는 경향이 있다.

본 발명에 따른 땜납은 60 ~ 64 질량 % 의 Sn 과 잔부 Pb 의 땜납 조성물 기본으로 하며, 본 조성물은 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P 와 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu를 더 함유한다.

본 발명에 따른 땜납은 양호한 습윤성과 최대 190 ℃ 비교적 낮은 융점을 가지는데, 이는 공정 Sn- Pb 합금의 부근에 있는 60 ~ 64 질량 % 의 Sn 과 잔부 Pb 의 기본 조성 때문이다. 따라서, BGA 기판에서 땜납 범프를 형성하기 위한 가열과 그 다음에 PCB 에 BGA 팩키지를 납땜하기 위한 가열 동안, BGA 기판 및 이 기판에 장착된 전바 부품에 대한 열 영향을 피할 수 있다.

기본 Sn - Pb 땜납에 소량의 P 와 Cu 의 첨가는 Sn - Ni 금속간 화합물의 형성을 저지하고 향상된 강도를 땜납에 제공하는데 효과적이다. 또한 무전해 도금에 의해 형성된 Ni 코팅으로부터 Sn - Ni 금속간 화합물 층으로의 P 농축을 최소화하는 효과를 가진다.

땜납에 존재하는 P 함량이 0.002 질량 % 미만일 경우, Sn - Ni 금속간 화합물의 형성과 무전해 도금에 의해 형성된 밑의 Ni 코팅으로부터 P 농축을 저지하는 효과를 얻기는 어렵다. P 함량이 0.01 질량 % 보다 많은 경우, 납땜성이 떨어질질 뿐만 아니라, 공동이 많은 납땜 접합부가 생긴다. 바람직하게는, P 함량은 0.004 ~ 0.008 질량 % 이다.

P 와 같이 Cu 또한 Sn - Ni 금속간 화합물의 형성을 저지하는 역할을 한다. 또한, Cu 는 납땜 접합부의 계면에 형성된 Sn - Ni 금속간 화합물 층에 소량 혼입되어 그 금속간 화합물 층의 취성을 시정하는 효과를 가진다. 땜납에 존재하는 Cu 함량이 0.04 질량 % 미만일 경우, 이 효과는 기대될 수 없다. 0.3 질량 % 초과하여 Cu 를 첨가하면, 면확한 액상선의 상승이 초래되어 공동이 형성되게 된다. 또한 이렇게 많이 Cu 를 첨가하면, 땜납 범프에서 Sn - Cu 금속간 화합물의 형성을 일으키기 때문에 바람직하지 못하다. 바람직하게는, Cu 함량은 0.06 ~ 0.2 질량 % 이다.

도 2 는, Cu 전극이 무전해 도금에 의해 Ni 도금된 BGA 기판의 Cu 전극 패드에서 본 발명에 따른 땜납으로부터 형성된 납땜 접합부의 구조를 나타낸다. 납땜 접합부는 기계적 충격이 가해 졌을 경우 분리에 대해 저항성이 더 크다.

도 2 에서, BGA 기판 (도시되지 않음) 에 형성된 Cu 전극 패드 (1) 는 무전해 도금에 의해 형성된 P 함유 Ni 코팅 (2) 으로 코팅된다. Ni 코팅 (2) 은 본 발명에 따라서 땜납 (6) 으로 납땜된다. Ni 코팅 (2) 의 Ni 는 땜납 (6) 의 Sn 및 Cu 와 반응하여, 납땜 시에, Ni 코팅 (2) 과 땜납 (6) 사이의 계면에서 Sn - Ni - Cu 금속간 화합물 층 (7) 을 형성한다. 금속간 화합물의 형태를 저지하기 위해 P 및 Cu 가 첨가된 땜납 (6) 의 조성때문에, Sn - Ni - Cu 금속간 화합물 층 (7) 은 통상적인 Sn - Pb 땜납이 사용된 도 1 에서의 Sn - Ni 금속간 화합물 층 (4) 보다 얇다. Sn - Ni - Cu 금속간 화합물 층 (7) 의 취성은 이 층에 소량의 Cu 을 혼입하면 개선된다. 또한, 납땜 시에, Ni 코팅 (2) 에서 Sn - Ni - Cu 금속간 화합물 층 (7) 으로의 P 확산은 땜납 (6) 의 P 및 Cu 의 작용에 의해 저지된다. 결과적으로, 비교적 고 P 농축을 가지는 Sn - Ni - P 금속간 화합물의 아주 얇은 서브 층 (8) 이 Ni 코팅 (2) 에 인접하게 형성되고, 비교적 낮은 P 농축을 가지는 Sn - Ni - P 금속간 화합물의 얇은 서브 층 (9) 은 서브 층 (8) 위에 형성된다.

따라서, 무전해 도금으로 형성된 Ni 표면은 본 발명이 따른 땜납으로 납땜되면, 취성 층을 형성하는 Sn - Ni 금속간 화합물의 형성이 저지되며, 그리고 이 취성 Sn - Ni 금속간 화합물 층의 두께는 감소한다. 게다가, Sn - Ni 금속간 화합물 층에서 더욱 취성인 고 P 서브 층을 형성하는 Sn - Ni - P 금속간 화합물의 형성 또한 현저하게 저지된다. 따라서, 본 발명의 땜납으로부터 형성된 납땜 접합부는, 심지어 납땜 접합부가 사용되는 전자 제품에 기계적 충격이 가해진 경우에도 쉽게 떨어지지 않는다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 땜납은 무전해 도금에 의해 형성된 Ni 코팅을 갖는 (따라서 소량의 P 가 함유) 표면에서의 납땜에 적합하다. 땜납의 형태는 땜납 볼에 국한되지 않고, 땜납은 땜납 볼, 땜납 페이스트, 프리폼 땜납, 와이어 땜납, 및 플럭스 코어 와이어 땜납을 포함하는 여러 형태일 수도 있다.

땜납 볼은 다양한 방법으로 본 발명에 따른 땜납으로 제조될 수 있으며,

(1) 원심 분쇄법 또는 가스 분쇄법을 통해 얻어진 비교적 큰 땜납 입자가 구상 입자를 만들기 위해 알루미나 파우더에서 재용해되는 방법, (2) 얇은 땜납 와이어는 정확하게 동일한 길이의 작은 조각으로 절단되고 그 다음 작은 조각은 오일 욕조에서 재용해에 의해 구상화되는 방법, 및 (3) 좁은 노즐으로부터 드롭 낙하를 하는 방법을 포함한다.

실시예

표 1 에서 도시된 조성을 가지는 실시예 1 ~ 7 과 비교예 1 ~ 3 의 다양한 Sn - Pb 계 땜납이 준비되었고, 0.76 ㎜ 의 직경을 가지는 땜납 볼이 상기 방법(2) 에 의해 각 땜납으로부터 제조되었다.

무전해 도금으로 형성된 Ni 코팅에서 각 땜납으로부터 형성된 납땜 접합부의 결합 강도를 다음 방법으로 시험하였다.

시험 방법

Cu 로 이루어지고 Ni - P 도금액으로 무전해 도금에 의해 Ni 로 코팅된 전극 패드를 가지는 BGA 기판이 시험을 위해 사용되었다.

수지 계의 점착성 플럭스가 BGA 기판을 전극 패드에 바른 후, 시험될 땜납의 상기 땜납 볼을 전극 패드 위에 장착하였다. 땜납 볼이 장착된 BGA 기판을 최고 가열 온도 210 ℃ 로 공기중에서 재유동로에서 가열하여, 땜납 볼을 용해하고 따라서 그들을 땜납 범프를 만들었다.

도 3 은 이 방법으로 형성된 땜납 범프를 나타낸다. 도 3 에서, BGA 기판 (10) 은 무전해 도금에 의해 형성된 Ni 층 (12) 으로 코팅된, Cu 로 이루어진 전극 패드 (11) 를 가진다. 땜납 범프 (13) 는 전극 패드 위에 형성되어, 땜납 범프 (13) 는 무전해 도금에 의해 형성되어 소량의 P 를 함유하는 된 Ni 층 (12) 과 접촉한다.

다음에, BGA 기판은 적합한 지그에 의해 단단하게 고정되었다. 그 후, 도 3 에 도시된 바와 같이, 땜납 범프 (13) 의 분리 또는 파단이 일어나도록 범프를 적합한 공구 (14) 로 밀어서 그 범프 (13) 에 횡방향 힘을 가하였다. 이 경우, 힘은 거의 수평하고 땜납 범프의 결합 표면에 평행하게 작용되었다. 또는, 땜납 범프를 분리 또는 파단하기 위한 힘은 적합한 클램프로 땜납을 단단하게 물고위로 당김으로써 수직 방향으로 작용될 수도 있다.

그 후, BGA 기판에 형성된 파단면을 관찰하여 파단 모드를 결정하였으며, 이 모드는 다음과 같이 세 종류로 분류된다.

모드 1 : 도 4 에 도시된 바와 같이, 땜납 범프 (13) 내에 발생 파단.

모드 2 : 도 5 에 도시된 바와 같이, BGA 기판 (10) 의 본체 내에 일어나는 파단으로서, 땜납 범프 (13) 는 Ni 층 (12) 을 통한 전극 패드 (11) 에 부착된 채로 남아 있고 기판 (10) 으로부터는 분리됨.

모드 3 : 도 6 에 도시된 바와 같이, 땜납 범프 (13) 와 Ni 층 (12) 사이의 계면 근처에서 발생하는 파단.

모드 1 및 모드 2 의 파단은, Ni 층으로부터 범프를 분리하는 것을 어렵게 하는 충분한 결합 강도로 땜납 범프가 Ni 층에 단단히 고정된 것을 나타낸다. 한편, 모드 3 의 파단은, 땜납 범프의 결합력이 충분하지 못해 땜납 범프는 Ni 층으로부터 쉽게 분리되는 것을 나타낸다. 모드 3의 파단 면은 편평한데 비해, 모드 1 또는 모드 2 의 파단면은 불규칙하다. 따라서, 모드 3 은 모드 1 또는 모드 2 의 파단과 명확하게 구분된다.

동일한 땜납으로 이루어진 땜납 범프를 갖는 각 BGA 기판에서 무작위로 선택된 100 개의 땜납 범프가 상기된 방법으로 시험되었고, 각 땜납 범프의 파단 모드가 결정되었다. 무전해 도금에 의해 형성된 Ni 층에 대한 땜납의 결합 강도는 다음과 같이 100 개의 파단 중에서 모드 1 또는 모드 2 (충분한 결합 강도) 의 수로 평가했다.

양호 : 80 개 이상의 파단은 모드 1 또는 2 였다. (20 개 이하의 파단은 모드 3)

불량: 80 개 미만의 파단은 모드 1 또는 2 였다. (20 개 초과하는 파단은 모드 3)

표 1 에 땜납의 조성에 따른 시험 결과가 도시된다.

표 1

	땜납의 조성 (질량 질량 %)	시험 결과
	Pb	시험 결과	Sn	P	Cu
실시예 1	나머지	63	0.004	0.06	양호
실시예 2	나머지	63	0.01	0.06	양호
실시예 3	나머지	63	0.006	0.1	양호
실시예 4	나머지	60	0.006	0.1	양호
실시예 5	나머지	64	0.006	0.1	양호
실시예 6	나머지	63	0.004	0.2	양호
실시예 7	나머지	63	0.01	0.2	양호
비교예 1	나머지	63	---	---	불량
비교예 2	나머지	63	0.006	---	불량
비교예 3	나머지	63	---	0.06	불량

표 1 에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 7 의 모든 땜납은 무전해 도금으로 형성된 P 함유 Ni 층에서 양호한 결합강도를 보였다. 따라서, 본 발명에 따른 땜납 무전해 도금에 의해 Ni 로 코팅된 Cu 전극 패드에서 신뢰할만한 납땜 접합부를 이룰 수 있고, 땜납 접합가 사용된 전자 제품에 기계적 충격이 가해질 경우에도 납땜 접합부는 분리되기 어려울 것이다.

한편으로, P 와 Cu 의 중 어느 것도 첨가되지 않은 비교예 1 ~ 3 의 어떤 땜납도 무전해 도금에 의해 형성된 P 함유 Ni 층에서 양호한 결합력을 갖지 못했다.

본 발명에 따른 땜납은 Ni - P 도금액, 즉 인 함유 용액을 사용하는 무전해 도금에 의해 Ni 도금된 PCB 또는 전자 부품용 기판의 전극 패드에 단단하게 결합된 납땜 접합부를 형성할 수 있었고, 그 결과, 전자 부품 또는 PCB 가 결합된 전자 제품에 기계적 충격이 가해질 경우에도, 납땜 접합부는 Ni 도금 전극 패드에서 쉽게 분리되지 않아서, 납땜 접합부와 전자 제품의 신뢰도를 향상시킨다.

Claims

60 ~ 64 질량 % 의 Sn, 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P, 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu, 및 잔부 Pb 를 포함하는, 인 함유 도금액으로 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 대한 납땜에 사용되는 땜납.
인 함유 도금액으로 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 형성된 납땜 접합부로서, 60 ~ 64 질량 % 의 Sn, 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P, 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu, 및 잔부 Pb 를 포함하는 납땜 접합부.
제 1 항에 있어서, 땜납의 형태는 땜납 볼, 땜납 페이스트, 프리폼 땜납, 와이어 땜납, 및 플럭스 코어 와이어 땜납으로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 땜납.
인 함유 도금액으로 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 땜납 범프를 만드는데 사용되는 땜납 볼로서, 청구항 1 에 따른, 땜납으로 이루어진 땜납 볼.
인 함유 도금액으로 무전해 도금에 의해 니켈 코팅된 표면에 형성되는 땜납 범프로서, 60 ~ 64 질량 % 의 Sn, 0.002 ~ 0.01 질량 % 의 P, 0.04 ~ 0.3 질량 % 의 Cu, 및 잔부 Pb 를 포함하는 땜납 범프.
인 함유 도금액으로 무전해 도금에 의해 Ni 코팅된 Cu 전극 패드에서 청구항 5 에 따른 땜납 범프를 갖는 볼 그리드 어레이 패키지용 기판.