KR950027381A - 회로 기판 조립부 비틀림 시험기 및 방법 - Google Patents

회로 기판 조립부 비틀림 시험기 및 방법 Download PDF

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Abstract

기계적 편향 시스템(MDS)은 중심 선(center line)주위로 시험 기판을 주기적으로 비틈(twisting)에 의하여 상기 시험 기판 및 그 위에 장착된(mounted)소자에 제어된 반복 가능한 쉬어 스트레스(controlled repeatable sheer stress)를 가하는, 회로 기판을 위한 비틀림 시험기(torsion testor)를 포함한다. 셀프 센터링 비틈 클램프(set centering twisting clamp)는 기판의 한쪽 가장자리를 잡고, 백래시가 없는 모터(backlash free motor)및 서보 장치에 연결된 회전 클램프(rotating clamp)는 제한된 죄는 힘(clamping force)으로 반대쪽 가장자리를 잡고있다. 컴퓨터는 지정된 최대 비틈 각(twist angle)또는 최대 토크를 가하도록 모터를 조절하고, 또 각을 측정하는 광학 미터(optical meter)및 토크를 측정하는 로드 셀(load cell)로부터 신호를 수신한다. 컴퓨터는 시험 중에 중요한 접합부의 전기 저항을 측정함으로써 파손을 검출하도록 접속되어 있고, 각 파손에 대하여 위치 및 사이클 수를 기록한다. MDS는 많은 수의 피로 파손(fatigue failures)이 일어날 때까지 계속되는 시험 방법을 포함하고 있고, 그리고 파손 위치 및 사이클은 기초 부착 공정(base attachment process)에 의하여 제조되는 유사한 회로 기판에 대한 데이타와 비교된다. 부착 공정 개발을 위해서라면 다른 공정이 기초(base)이고, 부착 공정 품질 모니터링을 위해서라면 이전의 동일한 공정이 기초이다. 회로 기판 및/또는 제조 공정의 신뢰도는 통계적으로 결정된다.

Description

회로 기판 조립부 비틀림 시험기 및 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 전체적인 방법(overall method)에 대한 공정 흐름도.
제2도는 회로 기판의 두 축에 대하여 대칭적으로 장착된(mounted symmetrically)소자들을 도시하는 본 발명의 회로 기판의 실시예.
제3도는 본 발명에서 시험 및 데이타 수집을 위한 공정 흐름도.
제4도는 본 발명에서 통계적 분석 단계(steps of the statistical analysis)를 도시하는 고정 흐름도.

Claims (37)

  1. 회로 기판의 길이 방향(length)을 따라 그 양단(two opposite edges)을 지지하는 고정 수단(fixturing means)회로 기판에 주기적 비틀림 스트레스(cyclic torsion stress)를 유발하도록 회로 기판을 비틀기 위하여(to tWist)상기 고정 수단을 회전시키는 모터 수단(motor means); 및 소정의 비틀림 사이클(torsion cycles)을 제공하도록 상기 모터를 조절하는 자동 제어 수단(automatic control means)와 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판(circuit boards)을 시험하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 스트레스 사이클(stress cycles)의 수를 카운트하기 위한 수단, 및 각 파손(failure)이 일어나는 위치 및 대략의 비틀림 사이클을 자동적으로 기록하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서, 각 사이클 중에 양단(opposite edges)사이의 최대 비틈 각(maximum angle of twist)을 카드 1인치(inch)당 최소 + 0.1도 이내로, 바람직하게는 카드 1인치(inch)당 + 0.01도 이내로 정밀하게 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  4. 제1항에 있어서, 양단 사이의 비틈 각을 양단 사이의 카드 1인치 당 + 0.1도 이내로, 바람직하게는 + 0.01 도 이내로 제어하기에 충분하도록 각 사이클 중에 가해지는 토크(torque)를 정밀하게 제어하기 의한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로하는 회로 기판 시험 장치.
  5. 제1항에 있어서, 각 사이클에 대하여 최대 비평면 비틈 각(the maximum out-of-plane twist angle)을 자동 측정하기 위한 수단, 및 이를 자동 기록하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서, 각 사이클 중에 카드에 가해지는 최대 토크를 측정하기 위한 수단, 및 이를 기록하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  7. 제1항에 있어서, 다양한 크기의 카드를 수용하기 위하여 고정구(fixturing)를 조정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  8. 제2항에 있어서, 각 사이클의 토크, 비틈 각, 및 각각의 기록된 파손의 정확한 사이클을 기록하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고정 수단(fixturing means)내에서 자동으로 회로 기판 양단의 중심을 맞추기 위한(for centering)수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  10. 제1항에 있어서, 양단 사이의 간격을 측정하기 위한 자동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  11. 제10항에 있어서, 양단 사이의 측정된 간격을 자동적으로 기록하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  12. 제1항에 있어서, 양단 사이의 간격에 따라 토크 또는 비틈 각을 자동적으로 조정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  13. 제1항에 있어서, 일련의 카드(a series of cards)를 각 카드에 대하여 데이타를 재투입(reentering)하지 않고 비틈 각 또는 토크의 동일한 제어 및 동일한 사이클 수로 자동적으로 시험하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 모터 수단이 400in-lbs이상을 제공하는 능력을 갖춘것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 카드 양단에 상기 고정 수단에 의하여 가해지는 최대 클램핑 힘(maximum clamping force)을 제한하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 시험 장치.
  16. 회로 기판의 양단의 각 단부를 지지하기 위한(for holding)두개의 셀프 센터링 회로 기판 클램프(self centering circuit board clamps); 다른 회로 기판 크기를 위하여 클램프 사이의 간격을 조정하기 위한 수단; 클램프를 움직여 회로 기판을 비평면으로 주기적으로 비틀기 위하여,- 또한 회로 기판에 비틀림 스트레스(torsional stress)를 가하기 위하여 축(shaft)에 의하여 클램프들 중 하나에 연결되어 있는 모터 및 기어 박스; 클램프들 사이의 간격, 회로 기판에 가해지는 비틀림, 회로 기판의 비틈 각을 결정하기 위한 출력 신호를 발생시키는 측정 수단; 입력 제어 신호에 따라 회로 기판에 가해지는 사이클링(cycling)및 비틀림 또는 비틈 각을 제어하기 위하여 모터에 공급되는 전력을 조절하는 제어 수단; 및 제어 신호를 수신하고 측정된 출력 신호를 컴퓨터에 전송하기 위한 컴퓨터 제어 인터페이스 수단(computer control interface means)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 시험 장치(torque test machine).
  17. 제16항에 있어서, 시험 공정을 제어, 결과물 기록, 이전의 시험과 결과를 비교, 및 공정의 품질을 결정하기 위하여 비교를 분석하기 위하여 컴퓨터 인터페이스에 접속되어 있는 개인 컴퓨터 시스템(personal computer system)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 시험 장치.
  18. 제16항에 있어서, 기판에 대한 비틀림 스트레스를 가하는 중에 회로 기판에 장착된(mounted)소자들 사이의 전기적 접속 및 기판에 있는 회로의 파손을 결정하기 위하여, 시험 중에 회로 기판에 입력신호를 제공하고 회로 기판으로부터 출력 신호를 수신하도록 회로 기판에 접속되어 있는 파손 자동 검출 수단(automatic failure detection means); 및 전기적 접속의 각 파손의 사이클을 결정하기 위하여 출력 신호를 컴퓨터에 제공하는 인터페이스 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 시험 장치.
  19. 회로 기판의 결선(Wiring)과 회로 기판에 탑재된 소자들 사이의 전기적 내부접속(electrical interconnections)의 파손 위치 및 각각의 파손이 발생한 토크 사이클(torque cycle)을 저장하기 위한 수단; 유사한 공정에서 생산된 유사한 회로 기판의 이전의 파손으로부터 얻어진 통계 데이타 베이스(statistical data base)를 저장하기 위한 수단; 상기 통계 데이타 베이스와 파손의 위치 및 사이클을 비교하기 위한 수단; 및 회로 기판의 생산에 사용된 공정의 품질을 결정하기 위하여 비교를 분석하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 취급 시스템(information handling system).
  20. 유사한 회로 기판 제조 공정의 품질에서의 차이를 검출하기 위한 시험 방법에 있어서, 제1제조공정에 의하여 제조된 하나 또는 그 이상의 제1회로 기판을 선택하는 단계; 상기 제1회로 기판과 거의 동일한 구조를 가지고 있고 상기 제1제조 공정에 유사한 제2제조 공정에 의하여 제조된 하나 또는 그 이상의 제2회로 기판을 선택하는 단계; 각 기판의 다수의 회로 기판 소자들이 파손될 때까지 선택된 회로 기판들 각각을 균등한 비평면 비틀림 사이클들에 노출시키는 단계; 상기 회로 기판 소자들의 파손위치를 검출하고 기록하는 단계; 상기 제1회로 기판의 파손 위치와 상기 제2회로 기판의 파손 위치를 비교하는 단계; 및 제조 공정의 품질에 있어서의 차이를 식별하기 위하여 상기 비교를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  21. 제20항에 있어서, 각 사이클의 최대 비틈 각이 비틈 축(the axis of twisting)을 따라 1인치(inch)당 0.1 도 이내, 바람직하게는 1인치 당 0.01도 이내에서 일정한 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  22. 제20항에 있어서, 파손 사이클들과 파손 위치들이 비교되도록 기록된 파손의 대략적인 사이클을 기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  23. 제23항에 있어서, 비틀림 사이클들이 전체 사이클 수의 일부에서 주기적인 휴지 기간(periodic pauses)을 포함하고, 이 휴지 기간 동안 시각 검사 또는 프로우브 시험(probe test ing)에 의하여 불연속적으로 파손을 검출하는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  24. 제22항에 있어서, 회로 기판 소자들과 통신하고 있는 자동 검출(automaticdetection)및 기록 시스템에 의하여 파손이 연속적으로 검출되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  25. 제20항에 있어서, 상기 제1,제2제조 공정이 서로 다른 시간에 동일한 생산 라인에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  26. 제25항에 있어서, 회로 기판이 생산 라인의 품질을 유지하기 위하여 주기적으로 시험되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  27. 제26항에 있어서, 시험의 빈도(frequency)가 소정의 통계적 품질 레벨(statistical level of quality)을 유지할 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  28. 제26항에 있어서, 각 시험의 결과가 이후의 각 시험 결과와 비교될 통계적 데이타 베이스(stasistical data base)에 포함되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  29. 제20항에 있어서, 상기 제1제조 공정와 품질을 증명하기 위하여 상기 제1제조 공정에서 생산된 하나 또는 그 이상의 회로 기판이 열 사이클링 피로 시험(thermal cycling fatigue tests)을 받는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  30. 제20항에 있어서, 회로 기판 소자들이 표면 장착 모듈(surface mountedmoudule)및 모듈과 회로 기판 사이의 접속을 포함하고, 비교하는 단계 중에 표면장착 접속의 파손은 모듈에 의해 그리고 모듈상의 위치에 의해 정렬(sort)되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  31. 제20항에 있어서, 상기 제1공정의 복수의 회로 기판이 표준 공정을 위하여 통계적으로 유효한 피로 데이타(statistically valid fatigue data)를 산출하도록 시험되는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  32. 제20항에 있어서, 선택된 회로 기판이 고객 회로 기판(customer circuit boards)을 위하여 생산라인을 거친 특별 시험 매체(special test vehicle)인 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  33. 제20항에 있어서, 회로 기판에 장착된 소자들과 회로 기판내의 배선 패턴(wiring patterns)사이의 다수의 전기 접속이 파손될 때까지 회로 기판들이 스트레스 사이클(stress cycles)을 받는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  34. 제20항에 있어서, 파손 분석시 고객이 적재한(customer shipped) 회로 기판소자 각각에 가해진 것으로 기대되는 열 사이클 피로(temperature cycle fatigue)를 고려하는 것을 특징으로 하는 시험 방법.
  35. 연속적으로 회로 기판을 제조하는 공정에 있어서, 회로 기판 기층(substrate)을 회로 소자들로 서킷팅(circuiting)하는 단계; 상기 서킷화된 기층(circuitized substrate)에 접속 소자(connection elements)에 의해 전기적으로 접속되어 있는 소자들을 장착(mounting)하는 단계; 제조 중에 시험 카드(test card)를 선택하는 단계; 접속 소자들에 다수의 파손이 발생할 때까지 상기 선택된 시험 카드를, 비승면 비틀림(out-of-plane torsion)들에 노출시키는 단계; 파손의 위치를 검출하고 기록하는 단계; 파손을 예상 파손 수와 비교하는 단계; 및 상기 비교에 의하여 제조 공정의 품질을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판 제조 방법.
  36. 제조 공정에 의하여 제조된 회로 기판의 신뢰도(reliability)를 결정하는 방법에 있어서, 제조 공정에 의하여 제조된 다수의 회로 기판을 선택하는 단계; 각 회로 기판에 회로 기판 소자의 파손이 다수 발생할 때까지 상기 선택된 회로 기판들을 비평면 비틀림 사이클들에 노출시키는 단계; 회로 기판들 사이의 일관성(consistency)을 결정하기 위하여 각 기판의 파손수를 모든 기판의 파손 수와 비교하는 단계; 및 상기 비교에 기초하여 신뢰도를 통계적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 신뢰도 결정 방법.
  37. 회로 기판에 대한 제조 공정의 파라미터(parameters)를 최적화하는 방법에 있어서, 제조 공정에 의하여 제조된 하나 또는 그 이상의 제1회로 기판을 선택하는 단계; 회로 기판 소자들에 다수의 파손이 발생할 때까지 회로 기판을 비평면 비틀림 사이클들에 노출시키는 단계; 제조 공정의 하나 또는 그 이상의 제어 가능한 파라미터(controllableparameters)를 변경하는 단계; 상기 파라미터의 변경 후의 제조공정에 의하여 제조되는 하나 또는 그 이상의 제2회로 기판을 선택하는 단계; 상기 제1회로 기판의 파손 위치를 상기 제2회로 기판의 파손 위치와 비교하는 단계; 및 공정 파라미터의 변경에 의하여 공정의 품질이 향상되었는지, 저하되었는지, 또는 변화되지 않았는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최적화 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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