IST 테스트란 무엇인가?

인터커넥트 스트레스 테스트(IST)는 인쇄회로기판(PCB) 인터커넥트 구조의 완전무결성을 평가하는 데 사용되는 가속 스트레스 테스트 방법입니다. 그 결과가 시의 적절하고 반복가능하며 재생 가능하며 독특한 객관적인 테스트입니다.

IST는 특별히 설계된 쿠폰에 압력을 가하는 열 사이클을 생성하며 동시에 도금된 관통 구멍(PTHs)의 전기적 완전무결성과 내부 인터커넥트(Posts)를 모니터합니다.

동일 구조의 상이한 부분의 완전무결성을 측정하는 테스트 방법인 IST는 PTHs와 Posts를 동시에 테스트합니다. IST는 PCB가 조립과 재작업 그리고 최종 사용 환경의 강도를 견뎌낼 수 있는 능력을 가지고 있는지 확인하는 데 도움이 되는 데이터를 자동으로 생성해줍니다. IST는 기판의 품질을 결정적으로 평가할 수 있게 해주며 불량 발생 가능 요인을 파악할 수 있도록 해줍니다.

IST는 IPC가 승인한 (TM-650 2.6.26) 테스트 방법으로 대다수 주요 OEM, CEM 및 PCB 제조업체들이 PCB 인터커넥트 완전무결성 측정을 위한 확실한 테스트 방법으로 인정하는 추세가 급격히 확산되고 있습니다.

IST 테스트의 작동 방법은?

IST의 테스트 원리는 테스트 쿠폰을 상온(21°C)과 150° C 사이의 온도로 가열시켜 급속도로 회전시킨 다음 냉각시켜 다시 상온으로 돌아오게 하는 것입니다. 가열된 쿠폰이 회전하는 동안 회로 저항의 변화를 모니터합니다. 10% 증가할 경우 오류로 간주하고 테스트를 중단합니다. 따라서 IST는 오류 시점에 정확히 (스트레스)테스트를 중단합니다.

테스트 온도는 260°C까지 높일 수 있습니다(새로운 무연 방식 공정의 경우).

테스트는 주요 구멍 크기, 구리 중량, 레이어 수, 인터커넥션 방식 등 기판의 속성들을 반영하는 쿠폰의 설계에 좌우됩니다. 쿠폰은 파워와 센스라는 2개의 분리된 회로를 가지고 설계됩니다. 파워 회로는 쿠폰을 가열하고 포스트의 완전무결성을 테스트하는 데 사용됩니다. 센스 회로는 PTH나 PTV(도금된 통과 경유로)에서의 저항 변화를 모니터하는 데 사용됩니다. 센스 회로에는 상당한 정도의 파워는 적용되지 않는다. 파워 회로상에서 PTH나 PTV의 중간부(가운데 부분)에는 파워가 적용되지 않습니다.

쿠폰의 총 저항치의 범위가 반드시 300-1,000 마이크로 옴 사이에 오는 것이 이상적입니다. 이 요건을 충족하기 위해 라인 폭은 테스트 장비 필요 조건에 맞춰 정해집니다. 이러한 요건을 충족함으로써 향후 제품 테스트에 무연 온도 한계치(235°C) 적용이 가능합니다.

활용 가능한 쿠폰 설계 방식에는 여러 가지가 있습니다. PWB는 대부분의 응용에 유연성과 유용성을 제공해주는 일반 디자인 파일 사용을 권장합니다. 그러나 기존 PCB 전략을 대변하는 기존 설계 방식도 상당수 존재합니다. 일반 쿠폰은 테스트상의 유연성을 최대한 보장해주는 이중 센스 회로 및 이중 파워 회로를 가지고 있습니다. 특정 요건을 충족시켜주는 다양한 특별 쿠폰 설계 방식을 PWB 웹사이트에서 입수할 수 있습니다. PCB내에서 독특한 어플리케이션을 테스트하기 위해 맞춤형 설계 방식을 개발하는 것도 가능합니다.

쿠폰 테스트 방법은?

파워 회로는 DC 전류를 사용하여 쿠폰을 150°C까지 가열합니다. 동시에 센스 회로의 저항치를 모니터합니다. 일반적으로 테스트는 두 회로 중 한 곳의 저항치가 10% 혹은 1000 사이클 이상 증가할 때까지 진행됩니다. 센스 회로는 열을 가하면서 회전하는 동안 미세한 저항치 변화를 측정할 수 있도록 설계되어 있습니다. 저항치가 10% 증가하는 것은 고장으로 간주하고 쿠폰에 지나친 손상이 가해지기 전에 테스트를 중단합니다(쿠폰에 손상이 가해질 경우 고장의 근본 원인을 파악할 수 있는 능력이 저하될 수 있습니다).

테스트를 통해 어떤 종류의 데이터를 확보하는가?

시스템에는 실시간으로 저항치 변동 사항이 그래프로 표시해주며 각 가열 사이클들과 축적된 데이터를 보여줍니다. 데이터 분석은 각 사이클 과정 전체에서 자동화된 그래프 툴을 사용하여 간단하게 처리됩니다. 추가 데이터 수집은 가열 단계 및 냉각 단계에서 완료됩니다.

테스트 과정에서 수집된 데이터에는 사이클의 고장 혹은 완료 회수, 각 회로의 저항치, 고온 및 저온에서의 저항치 등이 포함됩니다. 데이터 평가를 통해 고장 모드 및 회로 완전무결성을 파악할 수 있습니다.

테스트 결과는 유사 제품의 기준치와 비교됩니다. 이를 통해 성능을 업계, 고객 혹은 내부 요건과 비교하여 계량화할 수 있습니다.

IST 수행 이유는?

OEM, CEM 및 PCB 제조 업체들이 IST를 PCB 테스트 방법으로 선호하는 주요 원인은 비용 및 시간을 절감할 수 있기 때문입니다. IST는 저렴한 비용으로 가속 스트레스 테스트를 할 수 있으며 동시에 조립, 재작업 및 최종 사용 환경에서의 기판 신뢰성을 판단할 수 있는 보다 포괄적인 테스트가 가능합니다. IST는 반복 및 재생 가능한 결과를 보여주는 객관적이고 포괄적인 테스트 방법입니다.

IST 는 수백 개의 구멍과 인터커넥션을 대상으로 테스트하므로 통계적으로 기판의 품질을 보다 잘 반영합니다.

IST 테스트는 치명적인 고장이나 손상이 가해지기 전에 중단됩니다. 가열 이미지를 사용하여 오류가 생긴 부분을 확인할 수 있고 쿠폰 내의 정확한 고장 위치에 대해 교차 평가가 가능합니다.

다른 테스트 방법에는 상당한 한계가 존재합니다. 교차 섹션 분석은 집중도가 높은 작업이며 숙련된 준비와 주관적 평가가 필요합니다. 임의 추출에 국한되며 통계적으로 의미 있는 표본 크기가 아닙니다. 솔더 플로트 테스트는 라미네이트가 안된 것에만 국한되어 따라서 오늘날의 조립 환경을 반영하지 않으며 독성 납을 사용한다는 부담이 있습니다. 열 사이클링 방식은 비용과 시간이 많이 소요되며 PTH와 포스트 인터커넥트 고장을 구분할 수 있는 장점이 없습니다.

IST의 이점은?

IST는 신속하게 결과를 제공합니다. 또한 긴급히 결과를 파악해야 하는 시간적 환경에서 가속 테스트를 실시할 수 있습니다. 열 사이클링 방식보다 신속하며 다른 테스트 방법보다 몇 배나 빠릅니다.

IST는 명확한 결과를 제공합니다. 그 결과는 수백 개의 PTH와 인터커넥션의 품질을 반영하며 임의적, 잠재적 품질 문제점을 파악할 수 있는 가능성이 높습니다. IST는 무연 온도 수준을 포함하여 조립, 재작업 및 최종 사용 환경을 보다 유사하게 재현할 수 있습니다.

IST는 치명적 고장이 발생하기 전에 중단되므로 원인 결함을 확실하게 평가하는 것이 가능합니다. IST 및 열 이미징의 결합을 통해 고장 모드를 파악하고 평가할 수 있는 능력을 획기적으로 개선하고 있습니다.

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