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제목 Whisker의 원인과 대책
작성자 관리자 작성일 2009.10.23 조회수 10026
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(1) Whisker 란...
빗살 모양 및 침상 모양의 결정을 총칭하는 단어로써, 전자기기에 실장되는 부품에서의 Sn 도금 Whisker는 하지금속 Cu에 대한 Sn 도금시 도금면에 생긴 기다란 Sn 단결정으로 문제를 야기시키는 요인이 된다.

(2) Whisker의 원인...
Cu 도금면과 Sn도금막 사이에 Inter-diffusion으로 인한 현상이 일어나 압축응력이 발생하는 데 있으며, 하지도금인 Cu와 Sn도금이 사용중 상호간의 Inter-diffusion으로 경계면에 불균일한 Cu와 Sn이 발생하게 되어, Sn도금층에 압축응력을 가하게되어 이러한 압축응력을 해소하기 위해 Sn 단결정 whisker가 발생 또한 유기물질이 whisker발생의 seed로 작용.
특히, 주로 온도의 조절을 잘못했을 경우 Whisker의 성장은 현저해짐.

(3) Whisker에 대한 대책...
Whisker를 100%방지하는 것은 현재까지 없음.

-열처리를 통한 Cu와 Sn의 합금막을 발생시킴으로서 Inter-diffusion을 억제시키는 방법
: 즉, 도금 제조중에 열처리를 통하여 Cu와 Sn사이에 균일한 금속간화합물을 생성시킴으로써, 사용중에 Inter-diffusion을 막는 barrier역할을 하여 불균일한 금속간화합물(IMC)의 생성을 억제하여 Sn도금층에 작용하는 압축응력의 근원을 제거하여 whisker생성을 완화하는 방법. 그러나 이것은 열처리공정이 추가됨으로써 종래의 Sn도금 보다 부품의 생산원가가 높아지고, Sn표면이 산화됨으로써Soldering특성(젖음성)에 영향을 미침

- Sn과 다른 금속과의 합금 도금막으로 사용하는 방법
: 이 방법은 Sn계 합금을 통해 다른 금속 원자가 주석의 단결정 성장을 방해하여 Whisker 성장을 억제시키는 효과를 가져옴. 각 학계나 기업의 결과 자료에 의하면, Sn합금에 의한 Whisker 성장이 현저히 떨어짐이 확인됨. 현재 유력시 되고 있는 Sn계 합금 도금으로서는 Sn-Cu, Sn-Ag, SnBi도금 등이 있는데, 이 3가지 도금 중 SnBi 도금이 위력시 되고 있음.

- 하지도금 Cu가 아닌 다른 하지도금을 사용하여 Sn 도금과의 상호작용을 억제시키는 방법 : 하지도금 Cu 대신 Ni을 사용하였을 경우 , 하지도금 Ni과 Sn의 금속간화합물은 Sn도금층에 인장응력을 작용시켜 whisker발생을 완화시키는 것으로 알려져있음. 그러나 Ni의 특성상 Cu보다 인장응력이 낮아 bending등에 약하여 크랙발생 등의 문제가 발생할 것으로 생각됨.

- Sn과의 Inter-diffusion이 적게 발생하는 다른 금속을 먼저 도금 후 다시 주석도금을 하는 방법
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