요 약

현대 정보화 산업 기술의 진보와 더불어 전자기기 및 제품들이 소형화, 경량화, 다기능화, 고속화 됨에 따라 제품에 사용되는 부품 또한 고밀도, 고집적화로 인해 미세회로 구현이 불가피해 지고, 사용되는 환경 또한 점점 가혹해져 다양한 신뢰성 문제가 발생되고 있다. 이러한 이유로 전자제품 및 부품의 신뢰성 확보가 기업 경쟁력의 중요한 문제로 대두되고 있으며, 빠른 시간 내에 제품의 신뢰성을 확인할 수 있는 가속시험의 필요성이 증가되고 있다.
미세 회로 적용에 따른 고장 중 Electrochemical Migration(ECM)에 의한 고장은 전기화학적인 반응에 의해 절연저항이 저하되는 현상으로 고온, 고습한 환경에서 전압 인가에 의해 가속화 된다.
본 논문에서는 SAP(Semi-Additive Process)공법을 적용한 회로폭/간격 20/20㎛의 미세회로 PKG substrate에서 ECM에 의한 고장에 대한 가속 수명 평가를 통해 고장 메커니즘 규명 및 제품의 실제 사용환경에서의 수명 예측 평가를 실시하였다. 가속시험 결과는 Minitab 소프트웨어를 이용하여 수명분포 및 수명-stress관계를 추정하고, 가속성 검정을 하였으며, 추정한 와이블 분포를 통해 각각의 시험조건에서 발생된 고장data의 신뢰 수준 95%에서 B10수명을 추정하였으며, 아레니우스 반응속도론을 발전시켜 온도, 습도를 고려한 일반화된 아이링(Eyring) 모델을 적용하여 실제 사용환경에서의 수명을 예측하고, 시험 조건별 가속 계수를 산출하였다.
그 결과 실제 사용환경 25℃, 50%RH에서 척도 모수인 B63.2 수명은 297,421hr(약34년)이며, B10 수명은 202,292hr(약 23년) 즉, 사용 환경에서 약 23년이 지난 시점에서 10%가 ECM으로 인한 고장이 발생됨을 예측할 수 있었다.
또한 항온항습 쳄버를 이용한 85℃ / 85%RH 조건에서의 가속시험은 실제 사용환경인 25℃ / 50%RH에서의 약300배 수준이며, 가압 쳄버를 이용한 불포화시험130℃ / 85%RH에서의 가속시험은 약 1,400배 이상의 가속 시험임을 알 수 있었다.
Keywords : 가속수명시험, Fine Pattern PKG Substrate, ECM, 신뢰도 예측

Abstract
As information-oriented industry has been developed and electronic devices has come to be smaller, lighter, multifunctional, and high speed, the components used to the devices need to be much high density and should have find pattern due to high integration. Also, diverse reliability problems happen as user environment is getting harsher.
For this reasons, establishing and securing products and components reliability comes to key factor in company’s competitiveness. It makes accelerated test important to check product reliability in fast way.
Out of fine pattern failure modes, failure of Electrochemical Migration(ECM) is kind of degradation of insulation resistance by electro-chemical reaction, which it comes to be accelerated by biased voltage in high temperature and high humidity environment.
In this thesis, the accelerated life test for failure caused by ECM on fine pattern substrate, 20/20㎛ pattern width/space applied by SAP (Semi Additive Process), was performed, and through this test, the investigation of failure mechanism and the life-time prediction evaluation under actual user environment was implemented.
The result of accelerated test has been compared and estimated with life distribution and life stress relatively by using Minitab software and its acceleration rate was also tested. Through estimated weibull distribution, B10 life has been estimated under 95% confidence level of failure data happened in each test conditions. And the life in actual usage environment has been predicted by using generalized Eyring model considering temperature and humidity by developing Arrhenius reaction rate theory, and acceleration factors by test conditions have been calculated. As a result, the life of B63.2 as a scale factor is 297,421hr(Around 34years) in actual usage environment of 25℃, 50%RH, which we can expect around 10% ECM failure after 23years in that usage environment. Also, test condition of accelerated test in condition of 85℃ / 85%RH using constant temperature and humidity chamber is 300 times to actual usage environment of 25℃ / 50%RH and we can aware that accelerated test in condition of unsaturated test of 130℃ / 85%RH using pressurized chamber is around 1,400 times.

Keywords : Accelerated Life test, Fine Pattern PKG Substrate, ECM,
Reliability prediction