미세구조가 비스무트 무연 솔더의 기계적 거동에 미치는 영향
David B. Witkin
기존에는 SAC-Bi 및 Sn-Ag-Bi 합금이 전자제품 제조 시 많이 사용됐지만, 최근에는 합금에 포함된 Bi로 인해 SnPb 및 Pb-free 혼합 솔더링에서 용융점이 낮은 Sn-Pb-Bi 공융 단계(Tm : 96℃)가 형성될 가능성 때문에 많이 사용되지 않는다.
따라서 신뢰성을 높이는 데 있어 대안이 되는 솔더 합금의 기계적 금속재료를 특성화해 사용 환경에 맞는 합금을 선택하는 것이 중요하다. 따라서 이에 대해 I-Connect007의 「SMT」지 최신호에 David B. Witkin은 “Influence of Microstructure on Mechanical
Behavior of Bismuth Pb-Free Solders"에서 자신의 견해를 밝혔다.
그 내용은 다음과 같다.
이번 연구의 목적은 신뢰성을 높이는 데 있어 대안이 되는 솔더 합금의 기계적 금속재료를 특성화하는 것이다.
대량 생산되는 전자장치에서 신뢰성을 결정하는 주요 요인으로 가혹한 배포 환경과 서비스 수명 기간 등을 꼽을 수 있다. 예를 들어, 위성에 설치된 전자시스템은 우주선이 발사되기 몇 년 전에 설치되어야 하며, 수리나 교체 없이 몇 년씩 궤도를 정상 운행할 수 있어야 한다. 하지만 시스템 수명 주기, 지속 가능성, 우주선 사용 환경은 시뮬레이션과는 다르기 때문에 우주에 최적화된 솔더 합금이 사용돼야 한다.
이처럼 장기간 솔더 조인트의 거동 및 성능을 특성화하는 것은 소비재 전자제품 제조업체가 우선적으로 고려해야 할 사항이 아닐 수 있다. 하지만 등온 열화로 인한 SAC 합금 미세구조에서 변경 및 신뢰성은 중요한 문제이기 때문에 이에 대해 문서화하고 특성화하는 것은 중요해 보인다.
