BGA 패드 아래의 강도 및 패드 크래터링 장애 예측 방법
Mudasir Ahmad 외 1인
장치가 소형화될수록 기계적 부하상태(굽힘, 떨어짐, 충격, 진동 등)에 취약하다는 연구 결과가 발표되면서 업계에서는 여러 사용 환경에서 장치의 신뢰도를 평가해 테스트 표준을 확립하려고 노력해왔다. 이에 대한 일환으로 I-Connect007의 「SMT」지 최신호의 ‘Predicting Strength and Pad Cratering Failures Under BGA Pads'에서 Mudasir Ahmad 외 1인은 monotonic bend 테스트와 pad pull 테스트에서 기판 변형, 솔더 조인트 변형, 장애를 유발하는 힘 간의 상관관계를 파악하고 이를 통해 패드 크래터링 장애를 사전에 예측하는 방법에 대해 설명했다.
간단히 내용을 살펴보면 다음과 같다.
오늘날 사용되는 거의 모든 테스트는 아래와 같은 문제점을 갖고 있는 것을 알게 됐다.
⦁테스트 대상 샘플이 파괴되는 것은 물론이고, 크래터링 성향 판별을 위해 장애모드가 관찰됐다.
⦁여러 테스트 모드(구부림, 충격, 잡아당김, 전단, 음향)를 사용해 샘플을 테스트한 결과 테스트 결과 사이에 상관관계가 없다.
⦁테스트 결과를 상대적인 비교자료로 사용할 수는 있지만, 실제 현장에서 기판 레벨 어셈블리의 상관관계를 장애로 바꿀 수 있는 방법이 존재하지 않는다.
이런 상황에서 업계에서는 다음과 같은 사항을 포함한 테스트 방법을 원한다.
⦁제품이 제조되기 전에 특정 PCBA 설계(BGA 및 PCB 결합)가 기계적 변형으로 인해 패드 크래터링 장애를 유도할 수 있는지를 예측할 수 있는 비파괴적 방법
⦁자격부여 테스트를 진행하는 동안 패드 크래터링 장애를 완화하는 데 최적의 설계를 구현할 수 있도록 IPC-9708에 따른 PCB 레벨 pad pull 테스트 및 IPC-9702에 따른 monotonic bend 테스트를 연계시키는 방법
⦁기능적 어셈블리에서 패드 크래터링을 감지하기 위한 설계를 구현하는 방법, 구체적으로 설명하자면 장애가 감지되면 원인이 패드 크래터링인지를 알 수 있게 해주는 방법
본문에서는 많은 실험 데이터를 활용해 여러 방법을 요약·정리함으로써 monotonic bend 테스트와 pad pull 테스트에서 기판 변형, 솔더 조인트 변형, 장애를 유발하는 힘 간의 상관관계에 대해 설명하려 한다. 아울러 monotonic bend 테스트와 pad pull 테스트 간의 상관관계에 대해서도 알아본다.
