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박은주,권대일,사윤기,Park, Eunju,Kwon, Daeil,Sa, Yoonki 한국마이크로전자및패키징학회 2017 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.24 No.2
본 논문에서는 고온히터의 주 고장 원인이 되는 단자대 솔더 접합부의 손상 원인을 파악하여 사용 수명을 예측하는 방법을 제시하였다. 고온 히터 사용에 따르는 온도 스트레스로 인한 단자대 솔더 접합부의 영향을 알아보기 위해 동일한 부하 조건을 재현할 수 있는 고온히터 시편을 제작하였다. 고온히터 단자대의 단락은 주로 솔더접합부 내의 금속간 화합물이나 void로 인한 crack발생에서 기인한다. 가속시험을 통한 고장 재현을 위해 고온히터 시편을 $170^{\circ}C$의 오븐에서 장시간 동안 노출시키며 솔더 내부의 금속간 화합물 조성과 void의 변화를 측정하였다. 솔더 내의 금속간 화합물 층의 변화를 확인하기 위해서 주사전자현미경을 이용한 단면 분석을 시행하였고, 시편의 온도 스트레스로 인한 void 변화를 측정하기 위해 저항분광법을 이용한 특정 기준 주파수와 위상에 대한 신호를 실시간으로 측정하는 동시에 microCT를 이용하여 void 분율을 간헐적으로 관찰하였다. 시험결과 고온 노출 시간이 증가함에 따라 솔더 내부의 void의 분율이 증가하는 것을 확인하였으며 위상차 변화와 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 이 상관관계를 통해 온도 스트레스에 노출된 고온히터의 수명을 비파괴적으로 예측할 수 있음을 제시하였다. This paper proposes an approach to predict the reliability of high temperature heaters by identifying their primary failure modes and mechanisms in the field. Test specimens were designed to have the equivalent stress conditions with the high temperature heaters in the field in order to examine the effect of stress conditions on the solder joint failures. There failures often result from cracking due to intermetallic compound (IMC) or void formation within a solder joint. Aging tests have been performed by exposing the test specimens to a temperature of $170^{\circ}C$ in order to reproduce solder joint failures in the field. During the test, changes in IMC formation were investigated by scanning electron microscopy (SEM) on the cross-sections of the test specimens, while changes in void formation were monitored both by resistance spectroscopy and by micro-computed tomography (microCT), alternately. The test results demonstrated the void volume within the solder increased as the time at the high temperature increased. Also, the phase shift of high frequency resistance was found to have high correlation with the void volume. These results implied the failure of high temperature heaters can be non-destructively predicted based on the correlation.
P-QRM체계 기반 반도체 포토 공정용 스피너 장비 신뢰성 향상 사례 연구
안영기,정재성,류해용,사윤기 한국신뢰성학회 2018 한국신뢰성학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5
반도체 미세회로의 기술 개발에 따라 공정 품질 및 수율과 같은 장비 단위의 신뢰성 연구의 중요성이 증가하고 있다. 현재 반도체 장비는 제품의 개발주기 단축, 다양한 수요에 대응하기 위하여 고도화, 복잡화되어있으며, 개발단계에서 부품 혹은 모듈 단위의 신뢰성 확보 전략은 전체 장비의 신뢰성 향상에 한계점을 보이고 있다. 본 논문에서는 반도체 장비의 신뢰성을 확보하기 위하여 개발단계, 생산단계, 운용/유지단계의 ‘장비 P-QRM 성장 지원 체계’를 소개하고, 이를 기반으로 실제 반도체 포토공정용 스피너 장비에 적용하여 장비 신뢰성 향상에 대하여 연구하였다.