여러분,
웨이불 분석에 대한 논의는 계속됩니다…… 여러분이 열심히 작업하여 열 사이클 테스트를 위해 무연 SMT PCB를 조립했다고 가정해 봅시다. 최고의 무연 솔더 페이스트와 무연 솔더 프리폼을 사용하여, 핀-인-페이스트(Pin-in Paste) 공법으로 여러 개의 스루홀 부품을 조립했습니다. 기판이 열적·물리적으로 매우 거대했고, 리플로우 공정을 권장 온도와 시간보다 약간 높은 조건에서 진행해야 했기 때문에 조립 과정에 대해 약간 우려를 느꼈습니다.
열 사이클 시험 결과는 아래 그림 1에 나와 있습니다. 귀하는 특성 수명(또는 스케일)을 2,387 사이클, 첫 번째 고장 발생 시점을 300 사이클로 성실히 보고했습니다. 과거에 비슷하지만 크기가 약간 더 작은 기판들의 경우 스케일이 이보다 약간 더 높았을 뿐만 아니라, 무엇보다도 첫 번째 고장 발생 시점이 약 1,000 사이클이었기 때문에 귀하는 상당히 실망했습니다. 어쨌든, 귀하는 보고서를 작성하여 보관해 두었습니다.
그림 1. 열 사이클 데이터의 와이불(Weibull) 플롯
잠깐만요! 데이터가 무언가 문제가 발생하고 있음을 분명히 보여주고 있습니다. 그림 2의 동일한 데이터를 살펴보세요. 녹색으로 표시된 두 개의 뚜렷한 선을 주목해 주십시오. 이 두 개의 별개의 선은 여러 가지 고장 모드가 존재함을 매우 강력하게 시사합니다. 가장 오른쪽에 있는 선은 과거에 관찰되었던 전형적인 고장 모드일 가능성이 높습니다. 왼쪽에 있는 선은 새로운 초기 고장 모드입니다. 이는 패드의 산화나, 유사하지만 더 작은 기판을 테스트할 때는 관찰되지 않았던 다른 현상 때문일 수 있습니다. 새로운 고장 모드를 파악하기 위해 근본 원인 고장 분석을 수행해야 합니다.
그림 2. 여러 가지 고장 양상이 확인된 열 사이클 데이터의 와이불(Weibull) 그래프
이제 인간적인 이야기를 하나 들려드리겠습니다:
다트머스 대학에서 교수로 일하는 데 있어 보람을 주는 점 중 하나는 많은 학생들이 뛰어난 자질을 갖추고 있다는 것입니다. 이들은 학업적으로만 뛰어난 것이 아니라, 예술이나 운동 등 다양한 분야에서 재능을 발휘하기도 합니다. 최근 이 사실을 새삼 깨닫게 되었습니다. 제가 가르치는 ‘ENGS 1: 일상 속 사물의 기술’ 수업에서 최근 각운동량 보존 법칙 (CoAM) 에 대해 논의했습니다. 각운동량 보존 법칙을 보여주는 가장 인상적인 방법 중 하나는 피겨 스케이터의 스핀입니다. 인터넷을 뒤져보았지만 스핀을 잘 보여주는 동영상을 찾을 수 없었습니다. 그러다 제 전 학생 중 한 명인 줄리아 자스코르스키 ( Julia Zaskorski ) 가 다트머스 피겨 스케이팅 팀 소속이었다는 사실이 떠올랐습니다. 그녀에게 공유해 줄 수 있는 동영상이 있는지 물어보았더니, 아래에 소개된 영상을 보내주었습니다. 그녀는 재료과학과 물리학을 전공하고 있습니다. 누가 알겠습니까? 어쩌면 몇 년 뒤 APEX나 SMTAI에서 그녀를 만나게 될지도 모르겠네요.
다음은 그녀가 직접 쓴 간단한 자기소개입니다:
제 이름은 줄리아 자스코르스키입니다. 웰즐리 대학 3학년생으로, 현재 다트머스 대학에서 진행되는 ‘12개 대학 교환 프로그램’에 참여하고 있습니다 . 웰즐리 대학에서는 기계공학을 전공할 계획으로 물리학을 전공하고 있습니다. 웰즐리 대학은 인근 MIT와 긴밀한 관계를 맺고 있지만, 자체 공학 프로그램이 없어, 저는 테이어 공과대학(Thayer School of Engineering)의 보다 체계적인 교육 과정과 학업 환경을 찾게 되었습니다. 테이어 공과대학의 매력 외에도, 웰즐리에는 스케이트장조차 없을 뿐만 아니라 피겨 스케이팅 팀도 없기 때문에 다트머스 피겨 스케이팅 팀은 제가 교환학생으로 오게 된 데 있어 매우 큰 동기 부여 요인이 되었습니다. 저는 다트머스 팀 코치와 수년 전부터 알고 지내왔는데, 드디어 팀 명단에 제 이름이 올라간 것을 보니 꿈이 이루어진 기분입니다. 공학도들뿐만 아니라 하노버에서 즐길 수 있는 겨울 활동들 덕분에, 캠퍼스에 발을 들이기도 훨씬 전부터 제 마음은 이미 다트머스로 향해 있었습니다.
건배,
론 박사
