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호경 피
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1 16 특집 : 차세대디스플레이모듈및 3 차원실장을위한마이크로전자패키징기술 전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 Reliability Assessment for Electronic Assemblies with Electrical and Electrochemical Properties Measurement Won-Sik Hong, Chul-Min Oh, Noh-Chang Park, Byung-Suk Song and Seung-Boo Jung 1. 서론 최근의전자제품및부품은고신뢰성을요구하고있으며, 신뢰성에대한결과또한정략적평가결과를요구하고있다. 정량적신뢰성데이터를얻기위해서는신뢰성평가가이루어지는동안어떤형태이든평가하고자하는측정값의실시간 (in-situ) 모니터링결과를얻어야한다. 전자제품의수명평가는시험대상의주요고장원인을유발하는인자를선별한후그인자를스트레스 (stress) 로인가하면서신뢰성평가를하게된다. 이때인가되는대표적인스트레스인자로써온도, 습도, 하중, 전기화학반응그리고전압또는전류를언급할수있다. 이때인가된스트레스환경조건하에서제품이나부품의특성및성능변화를관찰하기위해서가장일반적으로사용되는것이전기적특성변화를관찰하는것이다. 이때측정되는전기적특성변화값으로저항 (resistance) 또는절연저항 (insulation resistance) 이있다. 일반적으로전기적특성측정방법은시험중간에전기적특성을중간측정하여그값을사용하게된다. 그러나이것은실험에적용되는스트레스가인가된환경조건이아님으로실제실험조건에서의측정값과다를수있다. 전자제품신뢰성평가에대한대부분의연구에서이러한중간측정을사용하고있으며실시간모니터링방법에대해많은적용이이루어지지않고있다. 따라서본논문에서는마이크로패키지부품의접합수명수명평가와인쇄회로기판 (printed circuit board, PCB) 과같은전자부품의신뢰성평가를위해기계적접합특성및전기화학적특성평가에전기적특성측정을적용하는방법과그결과를사용한수명평가에대해기술하고자한다. 2. 전기적특성측정을이용한수명평가 2.1 Daisy chain을이용한수명시험 전자제품의가장기본이되는것이 PCB일것이다. 인쇄회로를형성하고조립하기위해기본적으로사용되는부품으로써, 실제제품에서도많은신뢰성평가가이루어지고있다. PCB 신뢰성평가를위해서는열충격시험 (thermal shock test), 열싸이클시험 (thermal cycling test), 고온고습시험 (high temperature and high humidity test), 증기가압시험 (pressure cooker test, PCT) 등이주로사용된다. 이것은 PCB의주요고장원인으로도금된관통홀 (plated though hole, PTH) 내부도금층의균열 (crack), 층간들뜸 (delamination, blistering) 등을관찰하기위한시험이다. 이러한고장원인을실시간으로관찰하기위해서는기판의측정대상이전기적으로모두연결되어있는 daisy chain 기판을사용하여야한다. 또한솔더접합부에대한수명을평가하기위한시험방법으로적용되는것이 daisy chain을이용한시험이다. 이러한시험은주로환경시험을진행하는동안솔더접합부에대해실시간으로저항을측정하는방법으로 Fig. 1과같이한개의시료에대해전기적으로회로를연결한것으로써접합부균열발생시저항의변화를측정하는방법이다. 접합부에대한저항의변화를관찰하기위해서는부품에대한변화는없어야하며, QFP(quad flat package), BGA (ball grid array), CSP(chip scale package), 플립칩 (flip chip) 부품인경우내부의칩을저항만연결할수있는더미칩 (dummy chip) 을이용하여별도의부품을제작하여야한다. 이것은저항의변화를부품의결함이아닌접합부결함을관찰하기위해필요한것이다. Daisy chain을이용한솔더접합부의수명을평가하기위해서는우선적으로정의되어야할부분이있다. 118 Journal of KWJS, Vol. 25, No. 2, April, 2007

전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 17 (a) (b) Fig. 1 Photographs of test specimen (a) PCB and (b) pa ckage component on the PCB 가장중요한것은실시간측정되는저항의변화량에대한균열발생판단기준이다.

2 전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 17 (a) (b) Fig. 1 Photographs of test specimen (a) PCB and (b) pa ckage component on the PCB 가장중요한것은실시간측정되는저항의변화량에대한균열발생판단기준이다. 가속시험을위해실시간측정을적용하는경우가속시험조건, 가속계수, 가속시험을통한결과를실사용조건으로외삽 (extrapolation) 하는방법그리고세부적으로시험부품의형태, 기판의설계및제작등여러시험적오차를최소화할수있도록면밀히검토되어야한다. Die/package 부품의 daisy chain 시험의경우사용되는부품은 die attach, 언더필 (underfill), bond/filp chip 등다양한형태의변수를포함하고있어어떤부분에대한실시간측정값을얻을지정의되어야한다. Plastic BGA/CSP의경우칩밑솔더볼에서고장 (fail) 가주로발생하며, 세라믹부품의경우모서리부분에서도관찰된다. 이것은부품의기하학적실장형태, 사용재료에따른열팽창계수차이 (CTE mismatch) 등에의한영향으로적용된상태에따라여러형태의고장이나타난다. 본절에서는연구에적용된고장의정의및가속수명시험에요구되는시험조건및설정방법등에대해조사하였다. 2.2 고장의정의 고장이란시스템의요구기능을정상적으로수행하지못하는것으로정의되며, 솔더접합부에대한예로설명하면다음과같다. 솔더접합부와관련하여주기적인열적수축, 팽창의불일치는전단피로손상 (shear fatigue damage) 을축적함으로써접합부파괴를유발한다. 이러한피로손상은인장응력 ( 진동또는기계적충격 ), 크립 (creep), 응력이완 (stress relaxation), 부식 (corrosion), 산화 (oxidation) 등에의해더욱증가하게된다. 솔더 접합부파괴는접합부의단면을통과하여파괴가발생한상태를의미하며, 이때접합부는다른어떤부분과도접촉되지않은상태로써정의한다. 솔더접합부는파괴되지않은주위솔더에의해파괴가발생한부분에대해압축응력이인가된다. 솔더접합부에서의고장을전기적관점에서보면, 열적기계적변화가발생되는동안또는약 1 μsec 정도의짧은시간동안전기적으로 300 Ω 이상의높은저항변화가솔더접합부에발생하게되면, 이것을솔더접합부의파괴로판단할수있다 1). 또한접합부의고장을확인하기위해서는시료의총수중많은수가저항의변화를보여야하며, 초기고장이싸이클수의 10% 내에서 9개또는그이상의파괴를일으키면솔더접합부의고장으로확신할수있다. 그러나고장의정의를반드시 300 Ω 이상으로규정하기는어렵다. 시험하고자하는부품의특성에따라 1000 Ω 이상의저항변화가관찰되는경우고장으로판단하는경우도있기때문이다. 시험중열적변화가일어나면, 솔더접합부는전단응력을받게되고, 솔더접합부는매우짧은시간내에전단파괴가발생한다. 일반적인 daisy chain 시험의고장에대한정의는약 1 μsec 이상의시간동안 300~1000 Ω 이상의저항변화 ( 전기적연속성 ) 가발생한것으로정의되며, 연속적저항측정을위해시료의정격저항이최대 10~20 % 증가되는것을고장의정의로사용한다. 2.3 시험조건의모니터링온도에대한시험의경우실시간모니터링에서는부품의온도가측정되어야하며, 초기시험용챔버내에서보드의위치에따른온도가측정되어야한다. 따라서챔버내의환경에대한온도뿐만아니라부품의온도를연속적으로측정할수있어야한다. 따라서다음에언급되는전기적특성으로저항의변화에대한측정과함께실제기판에서의온도변화를함께측정하여야한다. 2.4 전기적 / 기계적특성측정솔더접합부에발생되는균열을관찰하는경우접합부에대한전기적특성으로저항을측정하는방법을일반적으로사용한다. 접합부에대한저항의측정방법은시간에따라연속적으로측정할수있어야한다. Fig. 2는 Daisy chain 기판에실장된칩의솔더접합부에대한수명평가사례에대한사진이다. Fig. 3은솔더접합부의저항변화를관찰하기위해사용되는장비사진이다. 소요장비로는저항측정을위해시편에전압또 大韓熔接接合學會誌第 25 卷第 2 號, 2007 年 4 月 119

18 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 (a) (b) Fig. 4 In-situ measurement results of resistance and bending fatigue force applied on the CSP package solder joints during the 4-point bending fatigue test Fig.

정확한저항의관찰을위해서는 1분이내의측정주기를두고저항을측정하는것이추천되고있다. 또한전기화학적금속이온마이그레이션민감도평가에서도이온마이그레이션발생시간을실시간으로측정하기위해동일한개념의시험방법이적용되고있다. Fig. 4는 4점굽힘피로시험을진행하는경우실시간저항과하중을측정한사례의사진이다.

3 Daisy chain measurement systems : (a) CSP test coupon, (b) event detector with in-situ method, (c) DC source meter and (d) test program controller 는전류를인가할수있는장비가필요하며, 이때변화된측정값을읽을수있도록하는검출장비

이러한실시간저항측정의경우가장중요한고려사항으로는시험장비에서발생할수있는오류를포함할수있다는것이다. 시험적오류로는전선 열싸이클시험 (thermal cycling test, TC) 온도조건은제품사용환경과목표수명및사용재료등을고려하여결정하여야한다.

3 18 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 (a) (b) Fig. 4 In-situ measurement results of resistance and bending fatigue force applied on the CSP package solder joints during the 4-point bending fatigue test Fig. 2 Fatigue test equipment photographs : (a) overall shape of test system and (b) magnified view of test fixture and specimen 또는케이블의노이즈, 커넥터의접촉불량, 시험장비등에의해나타날수있다. 정확한저항의관찰을위해서는 1분이내의측정주기를두고저항을측정하는것이추천되고있다. 또한전기화학적금속이온마이그레이션민감도평가에서도이온마이그레이션발생시간을실시간으로측정하기위해동일한개념의시험방법이적용되고있다. Fig. 4는 4점굽힘피로시험을진행하는경우실시간저항과하중을측정한사례의사진이다. 주기적인굽힘피로하중을시편에인가하며, 굽힘하중이최대가될때 CSP 패키지솔더접합부의저항변화가최대로발생되는것을알수있다. 이러한저항측정을통해정의된고장의기준에도달하는싸이클수와이때의변화된저항값을측정함으로써접합부수명을평가할수있다. 3. 열적스트레스를이용한수명평가 3.1 열싸이클시험 Fig. 3 Daisy chain measurement systems : (a) CSP test coupon, (b) event detector with in-situ method, (c) DC source meter and (d) test program controller 는전류를인가할수있는장비가필요하며, 이때변화된측정값을읽을수있도록하는검출장비 (event detector) 와주기적인시간을정하고측정할수있도록하는프로그램과장비가요구된다. 측정하고자하는부위의저항을연속적으로관찰하기위해서는솔더접합부에대한저항값을읽을수있는장비와기술이필요하다. 솔더접합부의파괴는짧은시간에발생, 진전됨에따라나타나는단선 (open) 현상또는높은저항의변화로나타난다. 이러한실시간저항측정의경우가장중요한고려사항으로는시험장비에서발생할수있는오류를포함할수있다는것이다. 시험적오류로는전선 열싸이클시험 (thermal cycling test, TC) 온도조건은제품사용환경과목표수명및사용재료등을고려하여결정하여야한다. 특정제품을위한시험조건은제품의사용환경조건을고려하여야하며, 일반적으로권고되는조건은 TC 0~100 의조건으로 6,000 cycles 동안진행하는것이추천되고있다. Fig. 5는일반적열싸이클시험의온도프로파일조건이다. 그러나시험온도조건은사용한 PCB의 T g 온도뿐만아니라제품의용도에따른사용환경온도와시험온도에대해서도고려되어야한다. JEDEC 22 2) 에서는제품별분류기준에따라사용환경을분류하여사용하며, 시험조건으로구별하고이에따라시험시간을결정하도록하고있다. 분류된조건중 TC1, TC3, TC4는 JEDEC 22 Method A 104, Rev.2 의분류에따라기기가 J, G, B와동일한조건이다 2). 120 Journal of KWJS, Vol. 25, No. 2, April, 2007

전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 19 이때 N f(product) 은제품의주어진사용기간중 50% 고장이발생하는평균피로수명 (the mean fatigue life) 이며, N f(test) 는제품이장비에서시험되는시간동안 50% 고장이발생하는평균피로수명을나타낸다. AF(MTT) 는다음과같이나타낼수있다. (2) Fig.

4 전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 19 이때 N f(product) 은제품의주어진사용기간중 50% 고장이발생하는평균피로수명 (the mean fatigue life) 이며, N f(test) 는제품이장비에서시험되는시간동안 50% 고장이발생하는평균피로수명을나타낸다. AF(MTT) 는다음과같이나타낼수있다. (2) Fig. 5 Representative temperature profile for thermal cycle t est 11) 3.2 열싸이클시험시간 시험기간의설정은제품의사용환경에따라주어진시간을적용하는것이필요하다. 열싸이클시험기간은앞서언급한것과같이주어진사용환경조건에따라추천되는시간을설정할수있다. TC1 조건인경우약 6,000 cycles 시험이선호되고있다. 또한고장분포를확인하기위해서는최소시험샘플의 63% 고장발생까지시험을진행하는것이권고되고있다. 이러한이유는와이블분포 (Weibull distribution) 을이용한수명분포를나타낼때수명예측에대한정확한해석을위해필요한누적고장률 (cumulative failure rate, %) 이기때문이다. 또한각각의시험온도에서유지시간이나변화시간이짧은경우접합부의크립은불완전하게발생할수있으므로충분한유지시간과변화시간을적용하여야한다. 결국시험시간은 6,000 cycles 이상을, 온도변화시간은 10~20 /min을적용하는것이솔더접합부에충분한크립변형을발생할수있는시험조건이라할수있다. 3.3 가속계수 일반적으로가속계수 (acceleration factor, AF) 를산출하기위한솔더접합부의신뢰성모델링은실험적근거를바탕으로복잡한것을단순화하여사용되고있다. AF는크게 2종류로나누어사용할수있다. 주어진환경에서제품수명까지시험을하여얻어지는솔더접합부의주기적피로수명 (cyclic fatigue life) 과관계된 AF(cycles) 와주어진환경에서제품수명까지시험을하여얻어진솔더접합부의파괴발생시점까지의시간과관련있는 AF(MTTF) 가있으며, AF(cycles) 은다음과같은식으로표현될수있다. (1) 여기에서 f(test) 는시험싸이클주파수 (test cycle frequency) 이며, f(product) 은제품의사용환경에서의주기적주파수 (cyclic frequency) 를나타낸다. 이것은 4 가지시험조건에대한최소, 최대온도와 Engelmaier- Wild 모델의피로연성지수 (fatigue ductility exponent) m 값에대해시험조건과실사용조건에대해나타낸것이다. 이러한 AF를사용할경우고려해야할것은시험중부품과기판의온도, 그리고실사용조건에서의부품과기판의온도의편차가존재하며, 이러한차이에대한부분이고려되어야한다. 4. 전기화학적반응을이용한금속이온마이그레이션 전기화학적이온마이그레이션 (ECM) 은 PCB에직류전압이인가된상태에서회로패턴상에전도성금속수지상형태의필라멘트가성장하는것을말한다. 이온마이그레이션현상은 PCB의외부표면, 내부층간계면또는페이퍼페놀적층판 (paper phenolic laminate) 의복합재료등에서관찰되며, 수지상의성장은양극에서용해된금속이온을포함한용액으로부터전기화학적전기분해 (electro-deposition) 에의해성장한다 6). 본절에서는이온마이그레이션민감도평가를위해필요한기본적이론인전기화학반응에대한평가방법및특성평가를알아보며, 이를활용하여실제이온마이그레이션에대한정량적평가방법에대해조사하였다. 4.1 분극실험을이용한재료의전기화학적반응특성 전자제품에사용되는재료의부식속도의측정은혼합전위이론 (mixed potential theory) 3) 을바탕으로실험적으로구할수있다. 이것은금속의산화반응과수소의환원반응에의해양극및음극의반전지 (halfcell) 반응이측정되는계 (system) 내에서동시에반응이이루어진다는가정하에분극곡선을측정하게된다. Fig. 6은재료의분극실험을위한장비의설정사진이다. 실험적으로구한분극곡선으로부터금속의부식 大韓熔接接合學會誌第 25 卷第 2 號, 2007 年 4 月 121

5 20 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 Fig. 6 Photographs of polarization test system 4) E(V) Anode : M M + +e - E CORR Cathode : : M ++e + +e - -? M i CORR Tafel Region 2 H + +2e - H 2 Log i (A/cm 2 ) Fig. 7 Schematic diagram of Tafel extrapolation method for measuring the corrosion rate 4) 속도를측정하는방법으로가장많이사용되는것은타펠외삽법 (Tafel extrapolation) 이다. 이방법은 Fig. 7 에서와같이실험으로얻은양극및음극분극곡선에접선을그어두접선의교점으로부터가역적평형전위 (reversible electrode potential) 와교환전류밀도를구할수있으며, 이것으로부터부식전류밀도 (current density, I CORR ) 와부식전위 (corrosion Potential, E CORR ) 를구할수있다. 일반적으로양극반응은금속의양극분해 (anodic dissolution) 가일어나지만비가역적반응으로인해측정하는용액의오염이나금속표면에산화물또는수산화물층 (oxide or hydroxide film) 의형성을유발할수있으므로부식속도측정에음극분극을이용하는것이보다정확하며용이한방법이라할수있다 3). 실험을통해구한분극곡선으로부터타펠영역에서접선을구하고이로부터부식전위 (E CORR ) 와부식전류 (I CORR ) 를비교하면재료의전기화학적반응속도를비교할수있다. rate) 를구할수있다. 부식속도를나타내는단위로는여러가지가있지만일정사용기간동안부식된길이를나타내는 mpy(mils/year) 를사용하는경우가많다. 유무연솔더의부식특성을비교한결과사례를보면 Fig. 8과같다 4). 증류수용액인경우유무연솔더는시효온도에무관하게부식속도는 ~ mpy 로유사하게나타났으며, 이중 150 이상의온도에서 SAC가약간부식속도가빠른것으로보이나그차이는미비한것을알수있다. 이것은부식성환경이아닌증류수인경우 Sn3Ag0.5Cu의평형전위가높고전류밀도가높은재료적특성때문에기인한것으로보인다. 그러나 3.5 wt% NaCl 용액에서부식속도를비교한결과시효처리전시편은유무연솔더모두 2.9 ~ 3.1 mpy 정도로유사하였고, 150 시효처리된경우 SAC가 9.22 mpy, SnPb가 mpy로유연솔더가부식속도가낮은것을알수있다. 그러나시편의융점근처에서시효처리된경우 SAC가 mpy, SnPb가 mpy로무연솔더의부식저항성이 3 배정도현저히높게나타나는것을알수있다. 이처 Corrosion rate (mpy) Corrosion rate (mpy) 0.5 SnPb Sn3Ag0.5Cu (a) 0.0 None Aging (SnPb)/220 Aging temperature( ) 0.5 SnPb Sn3Ag0.5Cu 유무연솔더의부식속도비교 4,5) 앞서기술한전기화학적반응특성을이용하여실제 Sn-40Pb 와 Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC) 솔더의분극실험으로부터양극및음극분극곡선을구할수있다. 분극곡선의접선으로부터구한양극, 음극곡선의접선에서타펠상수와 E CORR, I CORR 을근거로부식속도 (corrosion Fig None Aging (SnPb)/220 Aging temperature( ) Comparisons of corrosion rate between Sn- 40Pb and Sn-3.0Ag-0.5Cu as follows aging temperatur e and electrolytes, ph 7.5, 40 vs. SCE : (a) Di stilled ionized water and (b) 1 mole 3.5 wt% N acl electrolyte 4) (b) 122 Journal of KWJS, Vol. 25, No. 2, April, 2007

따라서도체간의절연저항을실시간으로관찰할수있는시험방법인온도- 습도-전압인가시험 (temperaturehumidity-bias test, THB) 방법이제안되었다. 이시험방법은 PCB 위에형성된도체간에전압을인가하며고온고습시험을진행하게된다.

6 전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 21 럼전자재품에사용되는재료의전기화학적분극특성을비교함으로써그재료가사용된부품이나제품에서의환경적영향에대한수명을비교해볼수있다. 4.3 THB 시험을이용한전기화학적이온마이그레이션평가 7-9) 고온고습시험의방법으로실시간절연저항을측정하지않은경우, 전기화학적이온마이그레이션의발생시간을정확히평가하기어려우며, 물방울시험 (water drop test) 방법은표면처리재료에대한일반적인평가는될수있어도이방법또한실시간도체간의저항측정을측정하지않아정량적평가가되기는어렵다. 따라서도체간의절연저항을실시간으로관찰할수있는시험방법인온도- 습도-전압인가시험 (temperaturehumidity-bias test, THB) 방법이제안되었다. 이시험방법은 PCB 위에형성된도체간에전압을인가하며고온고습시험을진행하게된다. 동시에도체간의절연저항 (insulation resistance) 을실시간으로측정함으로써, 도체간에발생되는이온마이그레이션에의해절연저항이감소되는시간을실시간으로측정하게된다. 이러한방법은 PCB의표면처리방법에따른이온마이그레이션민감도차이에대한정량적비교평가가이루어질수있으며, 다층기판에대한실험인경우에도육안으로관찰되지않는부분에대해서도평가가가능함으로매우실용적인방법이라할수있다. THB 시험은 Table 1에서나타낸것과같이일반적으로 IPC-TM 과 및 JIS-Z-3193, 3284에서제시한시험방법에따라시험한다. Fig. 9는 THB 시험을위한시험장치의구성을나타낸사진이며, Fig. 10의 (a) 는실시간절연저항측정을통해 ECM이발생된시간을측정한결과이며, (b) 는물발울시험을통해육안으로관찰된수지상정 (dendrite) 의발생사진이다. 항온항습시험기에콤패턴 (comb pattern) 의시험용쿠폰을넣은후전압을인가하며외부의측정장비로부터절연저항을실시간측정할수있도록케이블로연결한다. 이때주의할것은케이블자체의저항에의한값이측정값으로포함되지않게해야하며, 사용되는케이블에대한저항에대해측정장비는보정되어있어야한다. THB 시험을진행하는동안도체간절연저항의권고기준은통상 1회 /40ms 또는 1회 /1min 간격으로실시간측정하는것이좋다. 실험이진행되는 1000 시간동안 40ms 마다 1회의절연저항을측정할경우데이터의양이매우많아지는단점이있어, 최근개발된시험장비는통상 1분에 1회 Table 1 Test method and conditions for THB test Test Method Test Conditions Insulation Resistance Measurement Period Failure Criteria Test Time IPC-TM , JIS-Z-3284 Appendix 14 JIS-Z , 90%RH / 6.5 Volts Applied Test Chamber Connection Cable Insulation Resistance Measuring Sys. every 40 ms (every 1 min, normally) < 10 6 Ω at least 1000 hours Fig. 9 Photographs of test equipment for temperature- humidi ty-bias test Resistance(Ohm) 1.0E E E E E E E E E E E E E E E E H 428.0H 642.0H 856.0H H Fig. 10 Electrochemical metallic ion migration results : (a) in -situ measuring results of insulation resistance-te st time under temperature- humidity-bias test and (b) Cu ion migration under water drop test 6) (b) (a) 大韓熔接接合學會誌第 25 卷第 2 號, 2007 年 4 月 123

22 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 의절연저항변화가발생하기시작하면 1회 /40ms 간격으로저항을측정할수있도록설정할수있게되어있다. 이때 ECM의발생기준은금속도체사이의절연저항이 1 10 6 Ω 이하가되는시점으로정의하는것이일반적이다.

7 22 홍원식 오철민 박노창 송병석 정승부 의절연저항변화가발생하기시작하면 1회 /40ms 간격으로저항을측정할수있도록설정할수있게되어있다. 이때 ECM의발생기준은금속도체사이의절연저항이 Ω 이하가되는시점으로정의하는것이일반적이다. 그러나최근의 PCB는미세피치화되어가고있으며, 도체간의거리가 100 μm정도된다면이러한기준도보다높은절연저항으로변경되어야적절한판정기준이될것으로생각된다. 5. 맺음말 본고에서는고신뢰성을요구하는마이크로전자패키지부품및제품에서의전기적, 전기화학적방법을사용한평가방법에대해간략히소개하였다. 최근의전자제품신뢰성평가에는보다정략적인실험결과를바탕으로제품의수명평가등이이루어지고있다. 현재제품의정량적평가를위해사용되는가장일반적방법으로전기적특성측정을이용한재료의파괴시점을실시간으로측정하는기술이다. 전자제품의고장원인중하나인솔더접합부피로균열전파에따른접합수명평가와 PCB에서발생되는전기화학적금속이온마이그레이션에대한간략한기본이론및신뢰성평가적용사례를소개하였다. 이러한시험을진행하는경우시험조건설정과고장판정기준 (failure criteria) 에대한자료는많지않다. 따라서실제실시간모니터링을위해시험에적용되는중요요소등을소개하고그에대한일부문제점과해결방안을제시하였다. 전자제품신뢰성평가에있어실시간정량적측정결과의활용은향후제품수명평가에보다현실적결과를제공할것으로생각된다. 후 기 본연구의일부는산업자원부지방기술혁신사업 (RTI ) 의연구비지원에의하여수행되었으며, 연구비지원에감사드립니다. 참고문헌 1. W. Engelmaier, and A. I. Attarwala : Surface Mount Attachment Reliability of Clip-Leaded Ceramic Chip Carriers on FR-4 Circuit Boards, IEEE Transaction CHMT, 12-2 (1989), JEDEC Solid State Technology Association : JESD22-A104 Rev.B, Temperature cycling, JC-14.1 Committee on Reliability Test methods for Packaged Devices JEDEC, Arlington, VA (2000) 3. D. A. Jones : Principles and Prevention of Corrosion, p.74, Macmillan Pub. Company, New York (1992) 4. W. S. Hong and K. B. Kim : Tafel Characteristics by Electrochemical Reaction of SnAgCu Pb-Free Solder, Korean Journal of Materials Research, 15-8 (2005), (in Korean) 5. W. S. Hong, W. S. Kim, S. H. Park and K. B. Kim : Polarization Behaviors of SnCu Pb-Free Solder Depending on the P, Ni, Addition, Korean Journal of Materials Research, 15-8 (2005), (in Korean) 6. W. S. Hong, S. B. Jung and K. B. Kim : Analysis Method of Metallic Ion Migration, Journal of KWS, 23-2 (2005), (in Korean) 7. J. E. Sohn : IPC-TR-476A Electrochemical Migration: Electrically Induced Failure in Printed Wiring Assemblies, Electrical Migration Task Group of IPC, IL (1997) 8. Y. Aoki, H. Tanaka, S. Yamamoto and O. Obata : Evaluation Method for Ion Migration Using Dew Cycle Test(Part 1), Espec Tech. Report, 1 (1996), 16~22 9. Y. Aoki, H. Tanaka, S. Yamamoto and O. Obata : Evaluation Method for Ion Migration Using Dew Cycle Test(Part 2), Espec Tech. Report, 1 (1996), J. H. Lau, and Y. H. Pao : Solder Joint Reliability of BGA, CSP, Flip Chip and Fine Pitch SMT Assemblies, McGraw-Hill, New York (1997) 11. R. Ghaffarian, and W. Engelmaier et al, The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuit : IPC 9701 Performance Test Methods and QuaIification Requirements for Surface Mount Solder Attachments, the SMT Attachment Reliability Test Methods Task Group(6-10d) of the Product and Reliability Committee (6-10) of IPC, Northbrook IL (2002) 홍원식 ( 洪湲植 ) 1968년생 전자부품연구원신뢰성평가센터책임연구원 무연솔더링, 패키지신뢰성, 접합 wshong@keti.re.kr 오철민 ( 吳哲旼 ) 1976년생 전자부품연구원신뢰성평가센터전임연구원 패키지신뢰성, 고장분석, 무연솔더링 cmoh@keti.re.kr 박노창 ( 朴魯창 ) 1975년생 전자부품연구원신뢰성평가센터전임연구원 전장품무연솔더링, 패키지신뢰성, 고장분석 ncpark@keti.re.kr 124 Journal of KWJS, Vol. 25, No. 2, April, 2007

kr 정승부 ( 鄭承富 ) 1959년생 성균관대학교마이크로전자및반도체패키징기술개발사업단 전자패키징,

8 전기적및전기화학적특성측정을이용한전자제품신뢰성평가 23 송병석 ( 宋柄石 ) 1958년생 전자부품연구원신뢰성평가센터센터장 전자부품및제품신뢰성 songbs@keti.re.kr 정승부 ( 鄭承富 ) 1959년생 성균관대학교마이크로전자및반도체패키징기술개발사업단 전자패키징, 패키지신뢰성, 마찰교반접합 sbjung@skku.ac.kr 大韓熔接接合學會誌第 25 卷第 2 號, 2007 年 4 月 125

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DBPIA-NURIMEDIA 82 연구논문 Sn-40Pb/Cu 및 Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu 솔더접합계면의금속간화합물형성에필요한활성화에너지 홍원식 * 김휘성 ** 박노창 * 김광배 ** * 전자부품연구원신뢰성평가센터 ** 한국항공대학교항공재료공학과 Activation Energy for Intermetallic Compound Formation of Sn-40Pb/Cu and Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu