BGA기판의 가속수명시험과 신뢰성평가

Abstract

BGA(Ball Grid Array)는 입출력 단자 역할을 하는 납볼(Solder Ball)을 격자 형태로 배치하여 단위면적당 단자 밀도를 높인 패키지(Package) 형태이다. 기존에도 양 옆면에 리드를 배열시킨 구조의 DIP(Dual Inline Package) 및 사방 네 군데에 리드를 배열시킨 구조의 QFP (Quad Flat Package)가 지속적으로 발전했음에도 불구하고 실장 밀도를 높이기 위하여 표면실장기술(SMT)인 BGA가 보편화되고 있다. BGA의 대표적인 고장 유형인 단선(Open)은 수지와 구리 도금 층의 이종 재료 간 열팽창계수 차이에 의해 발생하는 반복피로(cyclic fatigue)에 의하여 발생한다. 이러한 형태의 고장에 대한 평가 방법으로 반복적인 온도변화를 제품에 인가하는 열충격 시험(Thermal shock Test, TST)과 온도사이클시험(Temperature Cycling Test, TCT)이 있다. 열충격 시험(Thermal shock Test, TST)의 경우 설계 인증 단계에서 일반적으로 1000사이클 정도를 실시하기 때문에 약 40일이 소요되며, 개발자들의 자체적인 실험 단계에서는 1500~2000사이클로 2~3개월의 시험시간이 소요되어 제품 개발기간 단축의 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 장시간 소요되는 평가의 시간을 단축시키기 위하여 사용율 증가, 온도 변화율() 증가 및 열화 시험(Degradation Test)의 방법으로 가속수명시험법을 개발하고자 한다. 또한, BGA 기판이 패키지 공정 후에 스루홀(Through Hole) 부위에서 크랙(Crack)이 발생하는 현상에 대하여 패키지 공정별 스트레스를 조사하고 패키지의 수명평가를 실시하여 BGA 기판의 신뢰성 설계마진을 제시하고자 한다.