Корреляция цифровых изображений для электроники
Корреляционный анализ цифровых изображений находит применение при определении характеристик свойств материалов , измерении смещения и составлении карт деформации. Таким образом, DIC становится все более популярным инструментом при оценке термомеханического поведения электронных компонентов и систем.
Измерения КТР и идентификация температуры стеклования
[ редактировать ]Наиболее распространенным применением DIC в электронной промышленности является измерение коэффициента теплового расширения (КТР). Поскольку это бесконтактный метод измерения всей поверхности, DIC идеально подходит для измерения эффективного КТР печатных плат (PCB) и отдельных поверхностей электронных компонентов. [ 1 ] Это особенно полезно для характеристики свойств сложных интегральных схем , поскольку совокупный эффект теплового расширения подложки, формовочной массы и матрицы затрудняет оценку эффективного КТР на поверхности подложки с помощью других экспериментальных методов. Методы DIC можно использовать для расчета средней плоскостной деформации как функции температуры в интересующей области во время термического профиля. Затем можно использовать линейную аппроксимацию кривой и расчет наклона для оценки эффективного CTE для наблюдаемой области. [ 2 ] Поскольку движущим фактором усталости припоя чаще всего является несоответствие КТР между компонентом и печатной платой, к которой он припаян, точные измерения КТР жизненно важны для расчета показателей надежности сборки печатной платы (PCBA). [ 1 ]
DIC также полезен для характеристики термических свойств полимеров . [ 3 ] Полимеры часто используются в электронных сборках в качестве герметизирующих компаундов, защитных покрытий , клеев, формовочных компаундов, диэлектриков и заполнителей. Поскольку жесткость таких материалов может варьироваться в широких пределах, точное определение их тепловых характеристик с помощью контактных методов, передающих нагрузку на образец, таких как динамический механический анализ (ДМА) и термомеханический анализ (ТМА), трудно обеспечить с единообразием. Точные измерения КТР важны для этих материалов, поскольку, в зависимости от конкретного случая использования, расширение и сжатие этих материалов может существенно повлиять на надежность паяного соединения. [ 4 ] [ 5 ] Например, если жесткому конформному покрытию или другой полимерной инкапсуляции позволить течь под QFN , его расширение и сжатие во время термоциклирования может добавить растягивающее напряжение к паяным соединениям и ускорить усталостное разрушение. [ 6 ]
Методы ДИК также позволят определять температуру стеклования (Tg ) . При температуре стеклования на графике зависимости деформации от температуры будет наблюдаться изменение наклона.
Определение T g очень важно для полимерных материалов, температура стеклования которых может находиться в диапазоне рабочих температур электронных блоков и компонентов, в которых они используются. Например, для некоторых заливочных материалов модуль упругости материала может изменяться в 100 или более раз в области стеклования. Такие изменения могут иметь серьезные последствия для надежности электронной сборки, если они не запланированы в процессе проектирования.
Коробление компонента вне плоскости
[ редактировать ]При использовании методов 3D DIC в дополнение к движению в плоскости можно отслеживать движение вне плоскости. [ 7 ] [ 8 ] Внеплоскостное коробление представляет особый интерес на уровне компонентов корпуса электроники для количественной оценки надежности паяных соединений. Чрезмерная деформация во время оплавления может способствовать дефектам паяных соединений, поднимая края компонента от платы и создавая дефекты «голова в подушке» в матрицах шариковых решеток (BGA). [ 9 ] Деформация также может сократить усталостную долговечность соответствующих соединений из-за добавления растягивающих напряжений к краевым соединениям во время термоциклирования.
Термомеханическое картирование деформации
[ редактировать ]Когда PCBA имеет чрезмерные ограничения, термомеханическое напряжение, возникающее во время теплового расширения, может вызвать деформации платы, которые могут отрицательно повлиять на надежность отдельных компонентов и общей сборки. Возможности полноэкранного мониторинга метода корреляции изображений позволяют измерять величину и местоположение деформации на поверхности образца во время события, вызывающего смещение. [ 10 ] например, PCBA во время термического профиля. Эти «карты деформации» позволяют сравнивать уровни деформации на всех интересующих участках. Многие традиционные дискретные методы, такие как экстензометры и тензорезисторы , позволяют проводить только локальные измерения деформации, что ограничивает их способность эффективно измерять деформацию в более крупных областях интереса. Методы DIC также использовались для создания карт деформации на основе чисто механических событий, таких как испытания на удар при падении, на электронных сборках. [ 11 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Акман, Джош. «Значение корреляции цифровых изображений в электронном проектировании и анализе первопричин» . Решения DfR.
- ^ Фламент, К.; Сальвия, М.; Бертель, Б.; Кросланд, Г. (июль 2013 г.). «Корреляция цифровых изображений применительно к термическому расширению композитов». 19-я Международная конференция по композиционным материалам (ICCM-19) .
- ^ Диас, Хайро А.; Мун, Роберт Дж.; Янгблад, Джеффри П. (2014). «Корреляция цифровых изображений контрастной микроскопии: общий метод бесконтактного измерения коэффициента термического расширения полимерных пленок» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 6 (7): 4856–4863. дои : 10.1021/am405860y . ПМИД 24650286 .
- ^ Касвелл, Грег. «Покрытия и заливка: критическое обновление» (PDF) .
- ^ Хиллман, Крейг; Блаттау, Натан (ноябрь – декабрь 2012 г.). «Проектирование и проверка корпусов масштаба микросхемы» (PDF) . Обзор масштабов микросхем . 16 (6): 32–35.
- ^ Серебреный, Максим; Блаттау, Натан; Шэрон, Гилад; Хиллман, Крейг. «Влияние герметизирующих материалов на растягивающее напряжение во время термомеханического цикла паяных соединений, не содержащих свинца» (PDF) . Проверено 18 октября 2017 г.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Саттон, Майкл А.; Ортеу, Жан-Жозе; Шрайер, Хуберт В. (2009). Корреляция изображений для измерений формы, движения и деформации . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer Science + Business Media LLC. стр. 1307–137. ISBN 978-0-387-78747-3 .
- ^ Шмидт, Тим. «Обзор приложений в области полупроводников (микроэлектроники)» (PDF) . Триллион систем качества . Проверено 24 апреля 2018 г.
- ^ Ню, Юлин; Ван, Хуаянь; Шао, Шуай; Парк, СБ (2016). «Определение деформации на месте корпусов BGA с шариками припоя, прикрепленными во время оплавления, с помощью корреляции трехмерных цифровых изображений (DIC)». Конференция IEEE по электронным компонентам и технологиям (ECTC) .
- ^ Бэйли, Дэниел. «Полная деформация поля» (PDF) . Инстрон.
- ^ Шейгронд, PLW; Ши, DXQ; ван Дрил, штат Вирджиния; Чжан, GQ; Неймейер, Х. (2005). «Корреляция цифровых изображений для анализа портативных электронных устройств во время испытаний на удар» . 2005 г. 6-я Международная конференция по технологиям электронной упаковки (PDF) . стр. 121–126. дои : 10.1109/ICEPT.2005.1564683 . ISBN 0-7803-9449-6 . S2CID 22636067 .