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충격 신뢰성이 우수한 주석계 솔더합금

전문가 제언: ○ 본 발명은 전자제품의 솔더 접합부에 낙하충격(drop shock) 신뢰성이 우수한 Mn도핑 Sn-Ag-Cu계 무연(Pb-free) 솔더합금의 제조기술에 관한 것이다. 특히 무연솔더합금의 최적의 조성물과, 솔더의 성능시험을 위한 낙하시험 방법을 제시하였으므로 국내 무연솔더의 개발에 필요한 리플로우 프로파일의 품질확보와 제조원가 절감에 기여할 수 있을 것이다.

○ 종래의 전자제품 실장에는 전기적, 화학적, 물리적, 열적, 기계적 성질이 적절히 조합된 Sn-37Pb 공정솔더가 사용되었으나 환경적인 문제가 대두된 것을 계기로, 선진국에서는 Sn-37Pb 솔더 합금의 사용규제가 검토되어 무연솔더의 개발이 진행되어 무연솔더로 점차 변화하고 있으며, 대체용 합금의 선정 시에 용융점, 젖음성, 경제성 등을 고려해야 한다.

○ 일본 전자협회에서는 2003년부터 표준화된 무연 솔더가 계획되었으며, 유럽 계약법(legislation)에 의하면 폐전기전자제품 처리지침(WEEE)와 유해물질규제법(RoHS)에 의해 2006년에 제조된 전자제품부터 납을 제거하도록 법규화하였다. 이러한 법규 이외에도 유럽의 여러 나라에서는 제품의 친환경을 위한 리사이클 책임을 제조자에게 요구하는 새로운 법규가 생겨나고 있으므로 국내 관련 전자업계에서는 관심이 고조되고 있다.

○ 최근 국내 솔더 관련 제조업계에서는 무연 대체제품을 찾기 위한 노력이 계속되고 있으나 아직 리플로우 온도, 접합부 신뢰성 및 제조원가에 관해서 명쾌한 해결책을 찾지 못하고 있다. Sn-Ag-Cu합금은 최근 산업계에서 유망한 무연합금 중에 하나로 평가받고 있으나 높은 용융점(217℃)을 지니고 있으므로 전자부품의 최대 솔더링온도가 고정되어 있어 안전창의 크기가 감소되는 경향이 있다. 그래서 온도 프로파일링이 어렵게 되어, 공정 Sn-Pb합금에서보다 더욱 도전적인 과제로 부각되고 있다.

○ 무연솔더의 제조에 관련된 국내 기업체에서는 본 자료를 참고로 하여 종래의 공정 Sn-Pb계에 비해서 더욱 우수한 Sn-Ag-Cu합금의 응용개발에 최대한의 관심을 기우려야 할 것이다. 특히 소자의 소형화에 대비하여 전자패키징에서 솔더 접합부에 대한 충격 신뢰성 및 고온피로 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안이 시급히 마련되어야 할 것이다.

저자: INDIUM CORPORATION
자료유형: 특허정보