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08.10.2018 | Ausgabe 23/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 23/2018

Effect of particle size distribution on the mechanical and electrical properties of reverse-offset printed Sn–Ag–Cu solder bumps

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 23/2018
Autoren:
Min-Jung Son, Jae Won Jeong, Hyunchang Kim, Taik-Min Lee, Hoo-Jeong Lee, Inyoung Kim
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10854-018-0021-1) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

A reduction of the particle size used in solder pastes was shown to affect the electrical and mechanical properties of finely printed solder bumps. Sn–3.0Ag–0.5Cu solder nanoparticles were synthesized using a radio frequency thermal plasma system, and solder pastes were formulated for reverse-offset printing of solder bump arrays with a size of 30 µm. As the nanoparticle ratio in the paste increased, the degree of supercooling, ΔT, increased with a separation of the exothermic peaks for the solidification of β-Sn and the precipitation of intermetallic compounds (IMCs). The networks of finely precipitated IMCs formed at the boundaries of large β-Sn increased the shear strength to 73 MPa. However, insufficient flux deteriorated the electrical and mechanical properties because it delayed the solidification of primary β-Sn as well as the melting of the solder. As a result, the Sn–3.0Ag–0.5Cu solder paste containing a nanoparticle ratio of 25% exhibited an optimum printability for reverse-offset printing of solder bumps, and the resulting bumps had an electrical conductance of 0.4 mΩ and a shear strength of 73 MPa.

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