무전해 Ni/Au 도금에서의 BGA Solderability 특성 개선에 관한 연구

Study on the Improvement of BGA Solderability in Electroless Nickel/Gold Deposit

최근 전자 제품에서 사용이 폭발적으로 증가하고 있는 BGA, CSP 등의 면실장형 부품의 폭 넓은 채용에 따라서 베어 보드에서 solderability에 영향을 미치는 평탄한 표면 처리에 대한 요구는 갈수록 증가되고 있다. 무전해 Ni/Au도금 처리는 이러한 요구에 대한 해결책을 가지고 있어서 많은 전자제품에서 평탄한 표면 처리를 요구하는 응용 분야에 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나, 무전해 Ni/Au 도금은 평탄한 표면 처리를 가지는 반면에 도금 공정에서 Ni의 산화와 적정한 P성분과 같은 몇 가지 해결요소를 가지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 무전해 Ni/Au 도금 처리를 한 보드에서 BGA의 solderability에 미치는 영향을 사전 조사한 후, NiP 산화 특성과 보드의 휨과 간은 주요 인자를 선정하였다. 이를 위하여 먼저, 다양한 도금 조건을 가지는 테스트 보드를 제작한 후, 도금 공정에서 P성불을 감소시켜 NiP 산화 특성을 개선하였다. 또한 다양한 내층 구조와 휨 분석을 통해 내층 구조를 개선하여 보드의 휨을 최소화하였다. Solderability의 평가를 위해서 최적의 조건으로 제작된 보드에 BGA를 실장하여 보드의 휨과 도금 특성을 분석하였다. BGA의 접합부 조직은 주사 전자현미경(SEM: Scanning Electronic Microscope)과 광학 현미경(Optical Microscope)으로 관찰하였으며, 성분 분석은 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 활용하였다. 또한 기계적인 특성은 ball shear tester를 사용해서 파괴 강도와 모드를 분석하였다.

With a spread of BGA, CSP and fine pitch devices, the need of flatter surface finish in bare board is becoming more critical in solderability. The electroless Ni/Au plating has a solution of these needs and also has being spread to apply to surface finish for bare board in many electronic goods. But, the electroless Ni/Au plating had several issues such as Ni oxidation and phosphorous contents. Before this study, we studied on the effect of BGA solderability in electroless Ni/Au plating and chose some major factors such as the oxidation property of NiP plating and warpage of board. Firstly, we made test board with various plating conditions and improved the plating property through the improvement of NiP oxidation reducing P content. Also, we minimized the warpage of board with the improvement of inner layer structure and the analysis of warpage. For the evaluation of solderability, we analyzed the warpage of board and the plating property after mounting BGA on the board with optimizing conditions. The solder joint of BGA is investigated by SEM(Scanning Electronic Microscope) and OM(Optical Microscope). The composition of joint is used by EDS(Energy Dispersive Spectroscopy). We analyzed the fracture strength and mode by ball shear teser.