이전 블로그 게시물에서 할로겐 프리 전자제품의 주요 동인은 표면적으로는 환경이지만 "어떤 할로겐과 어떤 분자가 어느 정도 수준인가?"에 대한 혼란으로 인해 환경 개선에 대한 칭찬할 만한 열망이 현실과 분리되어 마케팅 도구로 변질된 것 같다고 언급한 바 있습니다. 그럼에도 불구하고 최종 제품 자체의 성능이 할로겐의 존재에 의해 직접적으로 영향을 받을 수 있는 경우가 여전히 존재하는데, 주로 할로겐화 이온입니다. 이것이 바로 Indium Corporation이 최근 언뜻 보기에 이상한 조합으로 보이는 고납(고연) 합금 무할로겐 다이 부착 솔더 페이스트인 Indium9.72-HF를 개발한 이유입니다.
다이 부착 솔더 페이스트의 할로겐 관련 고장 모드는 할로겐 함유 솔더 페이스트로 리드 프레임에 납땜된 파워 반도체 다이 상단의 와이어 본드 패드가 부식되는 것입니다. 동일한 전력 장치를 대량으로 생산하는 많은 제조업체는 다이 부착(소프트 솔더 다이 부착, SSDA라고도 함) 와이어를 사용하여 플럭스리스 공정으로 다이를 리드 프레임에 부착할 수도 있지만, 많은 제조업체는 중간 혼합/중량 애플리케이션의 경우 솔더 페이스트 기반 공정의 고유한 유연성을 선호합니다.
블로그를 오래 읽은 독자라면 솔더패터(일명 솔더플래터 또는 솔더플래시)에 대한 포스팅을 한 적이 있으며, 리플로 중 솔더 페이스트 침전물에서 솔벤트 증기 또는 수분 기포가 발생할 수 있다는 사실을 기억하실 것입니다. 버스트가 터지면 버블 표면의 작은 플럭스 방울이나 솔더 입자가 꽤 먼 거리(수 피트)까지 날아갈 수 있습니다. 와이어본드 패드의 땜납은 신뢰성 관점에서 볼 때 분명히 실패이지만, 특정 와이어본드 패드 금속화도 플럭스로 인해 부식될 수 있습니다. 리플로우 오븐을 제대로 관리하지 않으면 플럭스 응축액이 떨어질 수 있으며(일반적으로 출구 냉각 구역), 이 역시 와이어본드 패드에 유기 물질이 쌓이는 원인이 될 수 있습니다.
본드 와이어가 금이고 와이어본드 패드가 균일한 금 층으로 덮여 있는 경우, 금은 부식성 환경에서도 반응하지 않으므로 문제가 없습니다(플럭스 잔여물이 씻겨나간다면). 그러나 알루미늄(Al) 또는 알루미늄/실리콘(Al/Si) 본드패드는 잠재적으로 반응할 수 있습니다. 플럭스 및 오버몰딩 화합물과 같은 할로겐화 물질은 이들과 반응하여 와이어본드의 인장 강도를 감소시키거나 및/또는 와이어본드 접합 저항을 증가시켜 국부적인 가열과 그에 따른 열 관련 접합 고장을 일으킬 수 있습니다.공유 결합(C-X, 여기서 X는 할로겐) 물질도 고온에서 해리될 수 있으며, 이는 금지된 브롬화 난연제가 작동하는 방식입니다.
할로겐화 플럭스가 와이어본드 패드를 부식시키는 가장 큰 위험은 다음과 같은 경우입니다:
1/ 완성된 어셈블리(리플로우 공정과 세척 공정 사이)는 세척 전에 장시간 방치되며, 특히 세척 전에 높은 습도(높은 %RH)에 노출되는 경우가 많습니다.
2/ 세척 용액을 잘못 선택했거나 수조 관리가 제대로 되지 않았거나 세척할 표면에 '문지르는' 에너지가 충분하지 않거나 단순히 세척 시간이 충분하지 않은 경우 등 세척 과정이 부적절합니다.
1/ 및 2/를 최적화하더라도 본드패드 부식이 발생할 수 있습니다.
Indium9.72-HF 페이스트는 표준 고농도 납 합금인 Indalloy 151(92.5Pb/5Sn/2.5Ag) 및 Indalloy 163(95.5/2Sn/2.5Ag)의 타입 3 및 4 분말로 제공되며, 더 높은 신뢰성의 접합이 필요한 대형 다이의 경우 Indalloy 164(92.5Pb/5In/2.5Ag) 또한 제공합니다. 물론 제품 데이터시트도 다운로드할 수 있습니다.
건배!Andy
