가속수명시험을 이용한 PCB기판 도금두께에 대한 연구

목차

Abstract

1. 서론

2. 주석 및 솔더 도금

3. 가속수명시험

4. 시험 절차 및 방법

5. 연구의 기대효과 및 결론

6. 참고문헌

본문내용

험 시료(리드)의 준비
다음 그림과 같이 SnPb 도금된 시료를 6개 준비하여 각 측정 point(21개)를 정한다. 이 시료는 반도체 칩을 생산하면서 생기는 부산물인 리드를 랜덤하게 6개 선택한 것이다.
<그림3> SnPb 도금된 시료
다음 표는 SnPb 도금의 성분 함유량 및 도금 조건을 나타낸다.
성 분
함유량(%)
도금 조건
Sn
Pb
90
10
온도 : 300℃
<표 2> 무전해 솔더도금 액의 조성 및 도금 조건
각 시험조건과 그에 따른 시험시간은 다음과 같다.
시험조건
시험시간
상온
0 h
50 h
100 h
150 h
200 h
121℃/100%
0 h
16 h
56 h
96 h
136 h
100℃/100%
0 h
20 h
45 h
70 h
95 h
85℃/85%
0 h
50 h
95 h
140 h
190 h
85℃
0 h
50 h
95 h
140 h
190 h
125℃
0 h
50 h
100 h
150 h
200 h
<표 3> 시험조건
(2) 각 시험조건에서 시간이 0 hour에서 X-ray Scope로 두께와 비율을 측정한다. 측정은 각 조건에서 측정 Point인 21개의 지점을 측정한다.
(3) 시간 0 hour에서 측정이 끝나면 상온 조건을 가지는 시료를 제외한 나머지를 Chamber에 넣고 가속시험을 수행한다. 각 조건에서 지정한 시간동안 가속시험을 수행하고 정해진 시간이 되면 다시 X-ray Scope를 이용하여 두께와 비율을 측정한다.
(4) 이런 반복을 가속시험 최종 종료시간까지 행한다. 이에 대한 데이터를 표로 만든다.
4.2 가속수명시험에 대한 통계적 분석
(1) 가속수명모형 : Peck(1986)이 제안한 변형된 아이링 모형을 적용.
(:고장시간, , RH:상대습도, T:절대온도(, k=볼츠만상수, A,B:미지상수)
(AF:가속계수, T:절대온도, :활성화에너지, K:볼츠만상수, n:재료상수)
(2) Minitab을 이용한 가속수명시험 데이터 분석
<그림 4> 가속수명시험 데이터 분석 절차
(3) 여름에 집중적으로 불량이 많이 생기는 계절성을 띠므로 이에 대한 시계열 모형인 SARIMA모델이 적용 가능한지를 검토하고 가능하면 이에 대한 분석을 통해 도금두께가 가장 많이 변하는 시점을 예측한다.
4.3 납땜성 시험 및 금속간 화합물 분석
(1) 납땜성 시험
납땜성시험은 IEC 68-2-20 Test T의 관련 규격에 따라 가속수명시험을 하지 않은 시료와 각 조건에 따라 가속수명시험을 수행한 시료에 대하여 납땜성 시험을 수행한다. 이때 사용되는 장비는 납땜붙임성시험기이며 평형법(Wetting Balance Method)에 의해 납땜성을 측정한다.
(2) 금속간 화합물 분석
가속수명시험을 하지 않은 시편과 행한 시편에 대하여 금속간화합물의 두께를 측정하고 성분 분석을 한다. 이때 주사전자현미경(SEM)과 X-Ray Scope를 이용하여 성분 분석을 수행한다.
5. 연구의 기대효과 및 결론
납땜성을 보장하기 위하여 SnPb로 도금된 시료를 랜덤하게 6개 선택하여 하나는 가속수명시험을 수행하지 않았고 다른 5개는 각각의 조건에 따라 가속수명시험을 수행하였다. 가속수명시험을 행한 시료와 하지 않은 시료에 대한 두께를 X-ray Scope를 분석하였고, 평형법에 의한 납땜성 시험을 수행하였다.
가속수명시험결과로 평균수명과 가속계수를 알 수 있고 시험결과로 납땜불량을 방지하는 최적의 도금두께를 선정할 수 있다. 또한, 시험 후 가속수명시험의 재현성을 확인할 수 있다.
가속수명시험 결과를 이용하여 도금 두께와 cost 간의 관계를 규명하여 원가관리에 이용할 수 있으며 도금 두께와 저장기간의 관계를 규명하여 생산관리에 이용할 수 있다.
마지막으로, 가속수명시험 결과를 이용하여 여름 불량의 근본적 대책을 마련할 수 있으며 궁극적으로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
6. 참고문헌
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