Study on Surface Morphology Control of Electroless Ni-P for Reliability Improvement of Solder Joints

솔더 조인트 신뢰성 향상을 위한 무전해 니켈-도금의 표면형상 제어

With increasing use of portable appliances such as PDA and cellular phone, changing environment of applications requires higher solder joint reliability. The ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) process has been widely used for fine pitch SMT (Surface Mount Technology) and BGA (Ball Grid Array) packaged devices due to its benefits including excellent solderability, high uniformity and substantial legibility throughout the packaging process. Its brittle fracture of solder, however, has received increasingly attentions. It was Down that fracture brittleness is mainly related with black pad resulting from galvanic nickel corrosion and P-enriched layer formation between the IMC (Intermetallic Compounds) and electroless nickel layer. Theoretically, smooth electroless Ni layer was blown to have a advantages in minimizing the black pad phenomenon by uniform solution exchange during immersion gold plating. Nevertheless, how to control the surface morphology of electroless Ni layer has been hardly blown. This study investigates an effect of surface morphology of Cu underlayer on surface morphology of electroless Ni layer. To obtain various kinds of surface morphology of Cu layer, two types of Cu etching chemical and a number of Cu etching treatment were applied.

PDA, 핸드폰과 같은 포터블 제품의 사용이 급증함에 따른 전자 제품의 사용 환경의 변화는 제품의 솔더 조인트 신뢰성을 더욱 필요로 하게 되었다. 무전해 니켈/금 도금 표면 처리는 솔더링 특성이 우수하고, 표면처리 두께가 균일하며 패키징 공정에서 사용되는 광학설비에서 인식이 잘되기 때문에 미세피치 SMT 디바이스와 BGA 기판에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 무전해 니켈/금 도금 표면과 솔더 계면에서 발생되는 취성 파괴가 문제점으로 지적되고 있다. 솔더의 취성 파괴는 솔더링시 금속간 화합물과 무전해 니켈층 사이에 형성된 P-rich 영역의 갈바닉 니켈 부식에 의한 black pad 현상에 기인한다. 이론적으로 평탄한 무전해 Ni표면은 무전해 금도금 과정 중 도금액의 균일하게 순환되기 때문에 black pad 발생을 억제하는 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 무전해 Ni층의 표면형상을 어떻게 제어 할지에 대한 연구는 충분히 이루어 지지 않고 있다. 본 연구에서는 Cu 하지층의 표면 형상이 무전해 Ni층의 표면 형상에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이를 위해 Cu 에칭액과 Cu에칭 처리 횟수를 변화시켜 Cu 하지층의 표면 형상을 다양하게 변화시켰다.