본 연구에서는 땜납 접합부의 신뢰성에 대한 도펀트의 영향을 조사하고자, 땜납 조성에 따른 땜납 접합부의 기계적 거동을 검토하였다. 표준 Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305) 땜납과 비스무트(Bi), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd)을 포함한 SAC 합금(SAC-BNP)을 사용하였다. 크리프 거동을 분석하기 위해 벌크(bulk) 타입 땜납 시편을 제작하고, 세 가지 온도(25, 75, 125 °C)와 세 가지 응력 수준(5, 10, 15 MPa)에서 크리프 시험을 수행하였다. 또한 열 노화 동안 두 땜납 타입의 PCB 상에서 금속간화합물(IMCs) 성장 및 전단 강도를 조사하였다. 아울러 열충격 시험(0°C부터 125°C까지)을 통해 열-기계 피로 신뢰성을 볼 그리드 어레이(BGA) 어셈블리에서 평가하고 비교하였다. 그 결과, SAC-BNP는 SAC305에 비해 우수한 크리프 저항성, IMC 성장 억제, 그리고 전단 강도는 약 40% 더 높은 것으로 나타났다. 열 사이클링에서는 SAC-BNP가 약 65.8% 더 긴 피로 수명을 보였으며, 파손 전 2306 사이클을 견딘 반면 SAC305는 1390 사이클이었다. 이러한 결과는 SAC 합금에 Bi, Ni 및 Pd를 첨가하는 것이 열적 및 기계적 스트레스 조건에서 땜납 접합부의 신뢰성을 유의하게 향상시킨다는 것을 시사한다.

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