소개
구리로 채운 글라스 관통비아와 양면 배선의 연결부·계면 내구성을 어떻게 시험하는지 정리했다. IST와 솔더 침지를 중심으로 리플로, 열사이클, 고온고습 시험과 파손 분석까지 다룬 기술 자료다.
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요약
글라스 비아의 신뢰성은 비아·배선 연결부와 유리–구리 계면에서 갈린다. 데이지체인 쿠폰에 전류를 흘려 가열·냉각을 반복하며 저항을 추적하는 IST와, 288 ℃ 솔더 표면에 짧게 접촉시키는 솔더 침지를 중심으로 시험 조건, 판정 방법, 단면 분석과 PDA 계면 비교 평가안을 다룬다.
결론
구리로 채운 TGV와 양면 배선은 반복 열피로와 단시간 고온 부하에서 연결부와 계면이 먼저 손상된다. 시험편은 양면 Cu 배선으로 비아를 위아래 교대로 이은 데이지체인 쿠폰이다. 전류가 모든 비아를 차례로 지나도록 아래면과 윗면 연결을 엇갈리게 배치하고, 전류 공급과 전압 감지 단자를 나눈 4선식으로 저항을 재며, 비아 수·형상·배선 두께를 함께 기록한다. IST(Interconnect Stress Test, IPC-TM-650 2.6.26A Method A)는 시편의 Cu 회로에 DC 전류를 흘려 줄열로 가열하고, 목표 온도에서 전류를 끊은 뒤 팬으로 식히는 사이클을 반복한다. 상온 저항과 온도계수로 가열 전류를 정하고, 같은 시험 온도에서 첫 사이클 저항 R₁ 대비 n회 저항 Rₙ의 변화율 ΔR/R₁ = (Rₙ − R₁)/R₁ × 100으로 열화를 판정한다. 일반 PCB 참고 조건은 150 ℃, 최대 250회, 저항 증가 10%, 시편 6개이며, 임계값에 도달한 사이클을 기록하고 열화상과 단면·SEM으로 파손 위치를 확인한다. TGV에 적용할 온도·횟수·합격 기준은 구조와 고객 조건에 맞춰 따로 정한다. 솔더 침지(IPC-TM-650 2.6.8E)는 건조한 시편을 플럭스 처리한 뒤 288 ± 5 ℃ 솔더 표면에 10–11초 접촉시키고 상온까지 식히는 시험이다. 288 ℃는 솔더욕 온도이므로 시편의 실제 온도 이력은 따로 확인한다. 침지 후에는 비아–배선 모서리 크랙, 유리 균열, 벽면 계면 박리를 전후 저항과 단면으로 판정한다. 조립 온도 이력은 리플로(IPC 2.6.27A, 260 ± 5 ℃, 최소 6회, 회차마다 30 ℃ 이하로 냉각)로 따로 본다. 반복 온도 변화는 챔버 열사이클(코닝 TGV 문헌 조건 −40 ~ 125 ℃, 1,000회, 각 극온 15분 유지)로, 수분과 전계의 영향은 고온고습·바이어스(HAST 참고 130 ℃·85% RH·96 h, THB 대안 85 ℃·85% RH)로 평가한다. 파손 분석은 전기 연결(4선식 저항·연속성), 구리·유리·계면(절단·연마 후 광학·SEM), 충진 상태(X-ray와 단면)를 함께 기록한다. 쿨스는 같은 형상에서 기존 계면과 PDA 계면을 IST와 솔더 침지의 독립 시편군으로 나눠 저항 수명과 단면 손상을 비교하는 평가안을 제시한다. 이 비교안은 제안이며 실측 결과가 아니다.
참고문헌
- 1. IPC-TM-650 2.6.26A Interconnect Stress Test
- 2. IPC-TM-650 2.6.8E Thermal Stress, Plated-Through Holes (Solder Float)
- 3. IPC-TM-650 2.6.27A Thermal Stress, Convection Reflow Assembly Simulation
- 4. Corning, TGV reliability literature (2016)
- 5. Zhao et al., 2022 (CC BY 4.0)
주제
- 유리기판
- 패키징
