다중 물리학 시뮬레이션 기법을 이용한 해양 대기 환경에서의 인쇄 회로 기판 부식 수명 예측

초록

전자장비의 주요 부품인 인쇄 회로 기판 (PCB)은 해안 근처의 데이터 센터와 같이 다양하고 극단적인 환경에서 사용되고 있다. PCB 의 부식 수명은 환경 요인과 기하학적 형상에 따라 변하며, 매우 오랜 시간이 소요되기 때문에 예측에 어려움이 있다. 본 연구에서는 해양 대기 환경에서 사용되는 다양한 설계를 고려한 PCB 의 부식 수명을 예측하기 위해 다중 물리학 시뮬레이션 기법을 개발하였다. PCB 부식 신뢰성을 COMSOL 소프트웨어의 electrochemistry 모델을 사용하여 평가하였다 [1]. 시뮬레이션을 통하여 PCB 의 기하학적 형상 (copper trace width, spacing, and via-hole pad diameter)과 환경 요인(대기중 염분 농도)에 따른 부식 수명을 예측하였다. 또한, 염수분무시험을 통하여 시뮬레이션 신뢰성을 검증하였다. 염수분무 시험 중 회로의 전류, 전압을 모니터링하여 TTF 를 측정하였으며 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 최종적으로, 시뮬레이션과 실험을 통해 기하학 요인과 환경 요인을 고려한 PCB 의 수명식을 도출하였다.