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        1. 400-850-4050

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          模擬仿真 - 半導體行業

           

          熱循環測試(Thermal Cycling)是衡量電子產品焊接可靠性最常見的測試。以63.2%的統計壽命來計算焊球壽命。失效發生后,失效分析手段(切片、紅墨水、SEM/EDS、X-Ray等)就用來檢查失效位置及失效類型。

           

          測試標準

          1) JEDEC Standard JESD22-A104 Thermal Cycling

          2) IPC 9701 Performance Test Methods and Qualification Requirements for   Surface Mount Solder Attachments

           

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          有限元仿真模擬可以用來測試產品的理論壽命,通過軟件計算提前預知產品的可靠性,并對失效的機理進行分析,提前規避失效風險,從而優化產品設計,提供可靠性。

           

          產品及焊球 焊球開裂現象
          產品及焊球Layout 焊球開裂現象

           

          有限元模型 仿真測試中的溫度曲線
          有限元模型 仿真測試中的溫度曲線

           

          一個熱循環后焊球的塑性應變能分布 不同等效模型的應變能密度變化
          一個熱循環后焊球的塑性應變能分布 不同等效模型的應變能密度變化
          采用不同的計算區域來預測熱循環壽命 不同壽命預測方法獲取的焊球熱循環壽命比較
          采用不同的計算區域來預測熱循環壽命 不同壽命預測方法獲取的焊球熱循環壽命比較

           

          ▽ 芯片彎曲循環測試及壽命預測

           

          試驗裝置 傳感器安裝在PCB板的背面
          試驗裝置 傳感器安裝在PCB板的背面
          菊花鏈測試電阻監控焊球是否開裂(電阻上升100%) 傳感器獲取的彎曲頻率下的PCB的應變幅值
          菊花鏈測試電阻監控焊球是否開裂(電阻上升100%) 傳感器獲取的彎曲頻率下的PCB的應變幅值

           

          測試完成后的紅墨水驗證試驗 仿真計算結果和紅墨水試驗一致
          測試完成后的紅墨水驗證試驗 仿真計算結果和紅墨水試驗一致

           

              傳感器應變值
          500ue 750ue 1000ue
          彎曲循環試驗測試 彎曲位移(mm) 0.9 1.26 1.74
          平均壽命(次) 100k+ 26412 10064
          數值仿真測試 等效應變(體積平均) 5.16E-5 4.39E-4 1.28E-3
          彎曲位移 0.918 1.400 1.904
          計算壽命 177284 29389 11924

           

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          ▽ 芯片加速度沖擊仿真測試

           

          半正弦波沖擊測試 方波沖擊測試
          半正弦波沖擊測試 方波沖擊測試
          應變傳感器 PCB板在半正弦波沖擊下的應變響應
          應變傳感器 PCB板在半正弦波沖擊下的應變響應

           

          ▽ 芯片及元器件隨機振動條件下的壽命預測

           

          熱循環測試

           

          ▽ 不同層疊結構及核心材料下的PCB板材料參數

           

          PCB Thickness Polymer Core Material PCB Data 芯片焊球壽命(熱循環次數)
          material number CTE x CTE y CTE z Flexural Modulus

          CTEx/

          CTEy

          CTEz Ex/Ey Ez
          1.57 EM370 12 15 40 24000 16.3 36.64 38166.5 28419.35 6500
          1.608 EM355 12 15 40 22000 17.03 34.98 43807.22 28923.65 5800
          1.575 FR4 17 17 60 17689 18.25 51.64 34765.76 21769.76 2850

           

          ▽ PCB板的翹曲會引起元器件受力集中

           

          焊接變形

          翹曲引起焊接變形,從而降低可靠性

           

          ▽ 不同封裝結構的電阻元件壽命表現及其原理

           

          熱循環測試

           

          熱循環測試 熱循環測試

           

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          ▽ 焊球拉拔力測試

           

          不同IMC厚度對焊球拉拔力的影響

          熱循環測試

           

          IMC厚度(um) 焊球開裂時的拉力(N)
          Cu3Sn Cu6Sn5
          1 2 21.32
          2 4 16.66
          3 7 15.25

           

          ▽ 溫度循環條件下的焊料壽命計算

           

          引腳開裂原理 仿真測試中的溫度曲線
          引腳開裂原理 仿真測試中的溫度曲線

           

          序號 焊料外形 累計應變能
          (N.mm)
          剪切應變幅值
          (mm)
          壽命
          (循環次數)
          1 凹狀 0.00030 2.45e-3 5786
          2 輕微凹陷 0.00021 1.84e-3 9120
          3 輕微凸起 0.00028 2.22e-3 6166
          4 凸起 0.00033 2.87e-3 5214

           

          ▽ ICT治具仿真測試

           

          ICT治具仿真測試

           

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