무연 HASL PCB의 젖음 문제 해결을 위한 TOF-SIMS 분석
Jose Maria Servin Olivares



최근 환경 보호에 대한 요구가 높아지면서 납이 포함된 기판을 대체해 PF HASL(Pb-Free Hot Air Solder Leveling)의 사용이 보편화됐다.
하지만 PF HASL 기판의 사용으로 생산과정에서 BGA 패드를 비롯한 몇몇 구성요소의 젖음 불량 문제를 발생시켰다. 따라서 이를 검사하기 위해 기존의 SEM/EDX 분석 방법으로 테스트를 해봤지만 이상이 감지되지 않았다.
이에 대해 I-Connect007의 「SMT」지 최신호에서 Jose Maria Servin Olivares 외 1인은 "SEM/EDX 검사 방법은 깊이에 대한 프로파일만을 제공하기 때문에 모든 결함을 감지할 수 없다"며, “TOF-SIMS 검사 방법을 사용하면 불량의 원인을 밝힐 수 있을 것이다.”라고 밝혔다.
TOF-SIMS 검사 방법은 원자 두께에서 측정된 재료 층을 스퍼터링하거나 제거할 수 있고, ppm 또는 그 이하의 수치로 무기·유기 화합물 존재 여부 또한 판별할 수 있다.
따라서 TOF-SIMS 검사 방법을 사용해 결함 분석을 한 결과 젖음 문제가 발생한 패드에서는 일반적인 산화물 두께보다 4배는 더 두꺼운 것을 확인 할 수 있었다. 그래서 솔더 페이스트 플럭스로 세척이 불가능 했고, 그 결과 조인트가 적절히 형성되지 않아 결함이 발생한 것으로 밝혀졌다.
이를 토대로 산화물 층을 제거하기 위한 세척을 진행, 젖음 문제를 현저히 줄일 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.