Pembangunan kriteria penentuan parameter η dalam penilaian retakan sambungan pateri

Abstract

Pemacu keadaan pepejal enterprise (SSD enterprise) merupakan komponen storan kritikal dalam aplikasi pusat data dan sistem perusahaan yang memerlukan tahap kebolehharapan yang tinggi sepanjang kitaran hayat operasi. Walaupun SSD enterprise tidak mengandungi komponen mekanikal bergerak, kebolehharapan jangka panjangnya masih sangat bergantung kepada integriti sambungan pateri pada peringkat papan litar bercetak. Sambungan pateri ini terdedah kepada tegasan terma berulang akibat variasi suhu operasi dan persekitaran, yang berpotensi menyebabkan kelesuan terma, perambatan retakan dan kegagalan sambungan. Kajian ini bertujuan untuk menilai kebolehharapan sambungan pateri elektronik dalam empat kompopen kritikal SSD enterprise iaitu controller, PMIC, DDR dan NAND didedahkan kepada ujian kitaran suhu (TCT) yang berbeza. Penilaian dilakukan melalui gabungan ujian kefungsian elektrik, analisis kegagalan fizikal menggunakan kaedah penembusan pewarna dan pemisahan (DnP), serta pembangunan satu metrik baharu iaitu indeks keretakan sambungan pateri komponen elektronik ternormal, η (indeks η). Indeks η dibangunkan bagi menormalisasi tahap keretakan sambungan pateri dengan mengambil kira bilangan sambungan dan keparahan kerosakan, seterusnya membolehkan perbandingan kebolehharapan dilakukan secara adil dan bermakna antara profil ujian TCT yang berbeza. Keputusan kajian menunjukkan bahawa walaupun SSD enterprise masih melepasi ujian kefungsian elektrik selepas pendedahan kepada TCT, analisis DnP mendedahkan kewujudan kerosakan fizikal yang signifikan pada sambungan pateri. Nilai purata indeks ternormal η yang diperoleh bagi profil ujian TCT A, TCT B dan TCT C masing-masing adalah 0.01, 0.03 dan 0.05. Perbandingan ini menunjukkan bahawa profil ujian TCT C menghasilkan tahap keparahan keretakan sambungan pateri yang paling tinggi, dengan faktor keparahan relatif kira-kira 4.1 kali ganda berbanding TCT A. Selain itu, kajian ini turut menunjukkan bahawa jenis salutan kaki komponen QFN mempengaruhi prestasi kebolehharapan sambungan pateri yang mana salutan nikel-paladium-emas (NiPdAu) menunjukkan ketahanan yang lebih baik berbanding salutan timah (Sn) dan pra-pateri di bawah pendedahan TCT yang sama. Secara keseluruhannya, kajian ini membuktikan bahawa indeks ternormal η merupakan satu pendekatan kuantitatif yang berkesan untuk menilai keparahan kerosakan sambungan pateri dan boleh digunakan sebagai alat sokongan dalam proses reka bentuk dan kelayakan SSD enterprise.