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마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society v.17 no.1, 2010년, pp.9 - 17   피인용횟수: 2
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PGA (Pin Grid Array) 패키지의 Lead Pin의 기계적 특성에 따른 Pin Pull 거동 특성 해석
Pin Pull Characteristics of Pin Lead with Variation of Mechanical Properties of Pin Lead in PGA (Pin Grid Array) Package

조승현    (동양미래대학 기계공학부   ); 최진원    (삼성전기 기판사업부   ); 박균명    (한국생산기술연구원 금형기술센터  );
  • 초록

    본 논문은 $20^{\circ}$ 각도의 굽힘과 50 ${\mu}m$ 인장조건에서 PGA (Pin Grid Array) 패키지의 lead pin에 발생하는 von Mises 응력과 전 변형률 에너지 밀도를 lead pin 소재의 열처리 온도 조건에 따라 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 해석결과에 따르면 lead pin의 코너부와 리드핀의 헤드부와 솔더의 경계면이 국부적으로 응력이 집중되는 가장 취약한 위치이며 lead pin의 열처리 온도가 높을수록 발생하는 최대 응력과 변형률 에너지 밀도가 낮아져서 신뢰성이 우수한 것으로 판단된다. 또한 lead pin의 코너부에 라운드가공을 하면 헤드부와 솔더의 경계면에서 발생하는 von Mises 응력과 전변형률 에너지 밀도가 감소하였다. 이와 같은 해석결과는 전 변형률 에너지 밀도가 증가할수록 솔더의 피로수명이 감소하는 연구결과에 미루어볼 때 열처리를 통해 리드핀의 기계적특성을 변경하면 PGA 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 의미한다. 따라서, 리드핀의 형상최적화와 열처리를 통한 최적화된 소재특성을 통해 PGA 패키지의 신뢰성 향상이 요구된다.


    In this study, von Mises stress and total strain energy density characteristics of lead pin in PGA (Pin Grid Array) packages have been calculated by using the FEM (Finite Element Method). FEM computation is carried out with various heat treatment conditions of lead pin material under $20^{\circ}$ bending and 50 mm tension condition. Results show that von Mises stress locally concentrated on lead pin corners and interface between lead pin head and solder. von Mises stress and total strain energy density decrease as heat treatment temperature of lead pin increases. Also, round shaped corner of lead pin decreases both von Mises stress and total strain energy density on interface between lead pin head and solder. This means that PGA package reliability can be improved by changing the mechanical property of lead pin through heat treatment. This has been known that solder fatigue life decreases as total strain energy density of solder increases. Therefore, it is recommended that both optimized lead pin shape and optimized material property with high lead pin heat treatment temperature determine better PGA package reliability.


  • 주제어

    Pin pull strength .   PGA (Pin Grid Array) .   Reliability .   total strain energy density .   FEM.  

  • 참고문헌 (7)

    1. Mertol, A. "Application of the Taguchi method to chip scale package (CSP) design", IEEE Trans. Adv. Packag. 23, 266(2000). 
    2. S.H. Cho and J.W. Choi, "Study on the Behavior Characteristics of Solder Balls for FCBGA Package", Met. Mater.-Int. 13, 4 (2007). 
    3. MSC.Marc User's Manual. MSC.software corporation, (2005) 
    4. 고승기, 하정수, "평균응력을 동반하는 2.2Ni-1Cr-0.5Mo강의 피로수명과 변형률에너지밀도와의 상관관계", 대한기계학회논문집 A권, 제27권 제1호, (2003) pp. 167-174.     
    5. T. S. Park, and S-B. Lee, "Isothermal low cycle fatigue tests of Sn/3.5Ag/0.75Cu and 63Sn/37Pb solder joints under mixed-mode loading cases", on CD-ROM, Proceedings, 52nd Electronic Components & Technology Conference, SanDiego, CA, May 28-31, (2002). 
    6. Darveaux, R., Banerji, K., Mawer, A. and Dody, G., "Reliability of plastic ball grid array assemblies", Chap. 13, Ball Grid Array Technology, ed. J. H. Lau, McGraw-Hill, (1995) pp. 379-442. 
    7. B. Vandevelde, E. Beyne, G. Q. Zhang, Jo F. J. M. Caers, D. Vandepitte and M. Baelmans, "Solder parameter sensitivity for CSP life-time prediction using simulation-based optimization method", IEEE trans. on Electronics Packag. Manufact. 25, 318 (2002). 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Cho, Seung-Hyun ; Choi, Jin-Won 2011. "Stress Analysis and Lead Pin Shape Design in PGA (Pin Grid Array) Package" 마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, 18(2): 29~33     
    2. Lim, Jae-Sung ; Kim, Jin-Ho ; Kim, Hyun-Ju ; Jung, Jin-Wook ; Lee, Hyouk ; Park, Mi-Young ; Chae, Jang-Soo 2012. "3D SDRAM Package Technology for a Satellite" 마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, 19(1): 25~32     

 저자의 다른 논문

  • 박균명 (9)

    1. 2002 "스크류 소재의 마찰ㆍ마멸특성에 관한 실험적 연구" 한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers 11 (6): 24~30    
    2. 2002 "고점도 유동장이 사출-압축 성형에 미치는 영향" 윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers 18 (5): 345~350    
    3. 2003 "런너밸런스 알고리즘을 이용한 멀티캐비티 최적성형에 관한 연구" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 20 (11): 41~46    
    4. 2014 "원형PET용기와 사각PET용기의 압축하중시 변형거동에 관한 수치적 연구" 소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics 23 (1): 5~9    
    5. 2014 "압축하중시 PET병의 변형특성에 관한 수치해석 및 실험적 연구" 한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers 23 (1): 83~86    

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