반복적인 굽힘에 따른 FBGA 메모리 모듈의 피로 수명 예측

Abstract

소형 무선 통신 기술의 급속한 성장으로 휴대폰, personal digital assistants, 노트북 등의 소비자 저장 장치로 memory module이 널리 사용되면서 진동, 충격, 굽힘 등에 의해 mechanical failure가 memory module의 주된 손상 요인으로 등장한다. 이러한 기계적 충격은 memory module 내부에 Printed Circuit Board (PCB)의 crack, solder joint의 crack 등의 손상을 일으킨다. 이전 연구에 따르면 memory module의 solder joint에 발생하는 crack은 전체 mechanical failure중에 40%로 높은 비중을 차지하면서 신뢰성이 문제가 되었고 이와 관련된 연구가 많이 진행되었다. 본 연구에서는 굽힘 실험 시 solder pad 의 크기에 따라 memory module의 solder joint에 발생하는 crack에 관해 3가지 모델로 연구를 하였다. 굽힘 실험은Joint Electron Devices Engineering Council (JEDEC)의 기준으로 four-point 굽힘 실험을 했다. 굽힘 해석은 stress-stain 거동을 알아보기 위해 ANSYS를 사용 하였다. 유한요소 법을 이용해서 FE 모델을 개발했고 실험적으로 strain gage를 이용해서 구한 strain과 해석적으로 구한 strain을 비교했다. 그리고memory module의 굽힘 실험과 finite element (FE) 해석을 통해서 Coffin - Manson 법으로 수명을 개발하였다. 그리고 Coffin - Manson 법을 이용한 수명식과 Miner의 법칙으로 굽힘에 관한 memory module의 solder joint의 수명을 예측 하였다.