BGA reflow 공정 및 접합부 기계적 특성 평가

전자산업에 있어 Pb-Sn계 유연솔더는 오랫동안 전자기기의 가장 유용한 접합재료로 사용되어 왔다. 그러나, 최근 솔더를 사용한 전자기기의 폐기 시에 산성비에 의해 솔더 중에 함유된 납(Pb)성분이 용출되어 지하수를 오염시키고 이것이 인체에 흡수되면 지능 저하, 생식 기능 저하 등 인체에 해를 미치는 환경오염 물질로 지적되고 있다. 이러한 환경적인 문제가 대두되면서 기존의 Pb-Sn계 유연솔더를 대체하기 위한 무연솔더가 연구 개발되었으며, 그래서 기존의 Sn-Pb로 구성된 납땜 재료들은 Pb가 빠지고 대신 Ag, Cu, 기타 다른 물질이 혼합된 새로운 무연솔더 소재가 만들어지게 되었다.
이러한 무연솔더 (Pb-Free Solder)는 주로 Sn-base Solder이게 되게 되는데, Sn base가 되는 이유는 Sn은 융점이 다른 원소에 비해 낮기 때문이다. 또한, Sn은 환경문제를 유발하지 않고, Sn은 Pb를 치환할 수 있는 만큼 자원이 풍부하여 많은 양의 생산이 지속적으로 가능하다. 이외에도 Sn의 전기전도도 등이 Pb보다 양호하여 물성에 대한 문제가 없고, 수리작업이 쉬운 것이 Sn 합금의 특징이다. 또한, Sn은 용융온도는 232℃로 낮지만, 접합온도로서는 약간 높게 되는데 이것은 합금화에 의해 해결할 수 있고, 접합부의 성질 또한 개선 가능할 것으로 예상된다.
무연솔더 소재 중 일부 실용화가 시작된 것으로 Sn-Ag계를 기본으로 한 것이 있으며, 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. Sn-Ag계 중 Sn3.5Ag 솔더합금은 Sn37Pb 공정솔더에 비해 인성, 크리프(creep) 및 기계적 성질이 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, Cu왿�의 젖음성도 양호한 편이며 비교적 높은 융점(221℃)을 가지므로 고온용 솔더로 주목받고 있다. 앞으로도 솔더 공급의 용이성, 경제성, 친환경성 등을 고려한 무연 솔더 합금에 관한 연구가 계속 필요할 것이다.