Characteristics of Joint Between Ag-Pd Thick Film Conductor and Solder Bump and Interfacial Reaction

Ag-Pd 후막도체와 솔더범프 사이의 접합특성 및 계면반응

The requirements for harsh environment electronic controllers in automotive applications have been steadily becoming more and more stringent. Electronic substrate technologists have been responding to this challenge effectively in an effort to meet the performance, reliability and cost requirements. An effect of the plasma cleaning at the ECM(Engine Control Module) alumina substrate and the intermetallic compound layer between Sn-37wt%Pb solder and pad joints after reflow soldering has been studied. Organic residual carbon layer was removed by the substrate plasma cleaning. So the interfacial adhesive strength was enhanced. As a result of AFM measurement, conductor pad roughness were increased from 304 nm to 330 nm. $Cu_6/Sn_5$ formed during initial reflow process at the interface between TiWN/Cu pad and solder grew by the succeeding reflow process, so the grains became coarse. A cellular-shaped $Ag_3Sn$ was observed at the interface between Ag-Pd conductor pad and solder. The diameters of the $Ag_3Sn$ grains ranged from about 0.1∼0.6 $\mu\textrm{m}$. And a needle-shaped was also observed at the inside of the solder.

자동차 전장품의 시험환경 조건이 엄격해짐에 따라, 전장품 개발 기술자들은 이에 부합하는 성능, 신뢰성, 비용 등을 고려한 보다 효과적인 제품 설계를 위해 노력하고 있다. 본 논문에서는 ECM 알루미나 기판의 플라즈마 세척 영향과 리플로우 후 Sn-37wt%Pb 솔더와 패드 접합부 계면에서 형성되는 금속간 화합물을 관찰하였다. 기판의 플라즈마 세척은 계면 접착력을 저해하였던 C에 의한 유기 잔류물 층이 제거되어 계면 접착력을 향상시키는 효과가 있다. 또한 AFM 분석 결과 도체 패드의 표면 거칠기는 304 nm에서 330 m로 증가하였다. 리플로우 과정에서 솔더와 TiWN/Cu 패드 계면에서 형성된 $Cu_6/Sn_5$는 리플로우 횟수가 증가할 수록 결정립의 크기도 조대화되었다. 솔더와 Ag-Pd 도체패드 계면에서는 세포질 형태의 $Ag_3Sn$화합물이 관찰되었다. $Ag_3Sn$은 지름이 약 0.1∼0.6 $\mu\textrm{m}$이며, 솔더 내부에서는 침상 모양도 관찰되었다.