Power module package is an essential part in general electronic device because it distributes the elec-tric power to other electronic parts. Many people want to use vehicles conventionally and safely therefore the reliability of power module package is very important issue in automobiles. Power electronic module usually undergoes high voltage and current and it makes temperature of power modules becomes high. Package materials have different coefficient of thermal expansion (CTE) and because of this problem, thermal stress of solder joint in power module package occurs.
In this research, to obtain mechanical properties of Sn-Ag, Sn-Cu alloy solder and to evaluate the reli-ability and calculate the life of solder joint in power module, tensile test, TMA test, and Creep test were per-formed. Using these test results, mechanical properties of Sn-Ag and Sn-Cu alloy solder material was com-pared and creep constitutive equation was obtained for 1st and 2nd creep stage. In addition, FEM simulation was performed to verify location of possible crack initiation. At possible location of crack initiation, stress, creep and plastic dissipation energy density, which is factor of life prediction, was measured. Creep dissipa-tion energy density was bigger than plastic dissipation energy density, and for Sn-Ag alloy solder, dissipation energy was bigger in upper side of solder edge, and for Sn-Cu alloy solder, dissipation energy was bigger in lower part of solder edge.
파워모듈 패키지는 일반적인 전자제품들에서 필수적인 부품으로, 다른 전자 부품들에 필요한 전력을 공급한다. 많은 사람들은 차량을 이용할 때 편의성과 안정성을 중요하게 생각하게 되었고 따라서 파워모듈 패키지의 신뢰성 문제 역시 중요하다. 파워모듈은 고전압과 고전류에 의해 많은 발열이 일어나며, 패키지를 이루고 있는 재료들의 열팽창계수 차이에 의해 열 응력이 발생하는 문제가 있다.
본 연구에서는 패키지의 주요 문제부분인 Sn-Ag 합급계열 솔더와 Sn-Cu 합금계열 솔더의 기계적 물성치 획들을 위해 인장, TMA, 크리프 시험을 수행하였다. 시험결과를 통해 Sn-Ag 합금계열 솔더와 Sn-Cu 합금계열 솔더의 특성을 비교하고 특히 1차, 2차 크리프 구간에 대한 크리프 구성방정식을 얻었다. 또한 유한요소 법을 이용한 시뮬레이션을 통해 균열 발생이 의심되는 지점을 예측하였고 수명예측의 인자로 사용되는 응력, 소성 및 크리프 방출 에너지 밀도를 조사하였다. 크리프 방출에너지 밀도는 소성 방출에너지 밀도에 비해 크게 나타났으며, Sn-Ag 합금계열 솔더는 솔더조인트의 모서리 상단 부에서, Sn-Cu 합금계열 솔더는 모서리 하단부에서 방출에너지가 크게 나타났다.
