Корреляция цифрового изображения для электроники - Digital image correlation for electronics

Корреляция цифрового изображения анализы имеют применение в материальная собственность определение характеристик, измерение смещения и картирование деформации. Таким образом, DIC становится все более популярным инструментом при оценке термомеханического поведения электронных компонентов и систем.

Измерение КТР и определение температуры стеклования

Наиболее распространенное применение DIC в электронной промышленности - измерение коэффициент температурного расширения (CTE). Поскольку это бесконтактный поверхностный метод полного поля, ДИК идеально подходит для измерения эффективного КТР печатные платы (PCB) и отдельные поверхности электронных компонентов.[1] Это особенно полезно для характеристики свойств сложных интегральные схемы, поскольку комбинированные эффекты теплового расширения подложки, формовочной массы и матрицы затрудняют оценку эффективного КТР на поверхности подложки другими экспериментальными методами. Методы DIC можно использовать для расчета средней деформации в плоскости как функции температуры в интересующей области во время теплового профиля. Затем можно использовать линейную аппроксимацию кривой и расчет наклона для оценки эффективного CTE для наблюдаемой области.[2] Потому что движущий фактор в усталость припоя Чаще всего это несоответствие CTE компонента и печатной платы, к которой он припаян, точные измерения CTE имеют жизненно важное значение для расчета показателей надежности сборки печатной платы (PCBA).[1]

ДИК также полезен для характеристики тепловых свойств полимеры.[3] Полимеры часто используются в электронных сборках в качестве заливочных масс, конформные покрытия, клеи, формовочные массы, диэлектрики, и недозаполнение. Поскольку жесткость таких материалов может широко варьироваться, точное определение их тепловых характеристик с помощью контактных методов, передающих нагрузку на образец, таких как динамический механический анализ (DMA) и термомеханический анализ (TMA) трудно добиться последовательности. Точные измерения КТР важны для этих материалов, потому что, в зависимости от конкретного случая использования, расширение и сжатие этих материалов может существенно повлиять на надежность паяных соединений.[4][5] Например, если жесткому конформному покрытию или другой полимерной оболочке позволяют течь под QFN, его расширение и сжатие во время термоциклирования может добавить растягивающее напряжение к паяным соединениям и ускорить усталостные разрушения.[6]

Методы ДВС также позволят обнаруживать стеклование температура (Tг). При температуре стеклования график зависимости деформации от температуры будет демонстрировать изменение наклона.

Определение Tг очень важен для полимерных материалов, температура стеклования которых может находиться в диапазоне рабочих температур электронных узлов и компонентов, в которых они используются. Например, некоторые заливочные материалы могут видеть Модуль упругости изменения материала в 100 или более раз в области стеклования. Такие изменения могут иметь серьезные последствия для надежности электронного узла, если они не запланированы в процессе проектирования.

Искривление компонентов вне плоскости

Когда используются методы 3D DIC, можно отслеживать не только движение в плоскости, но и движение вне плоскости.[7][8] Искривление вне плоскости особенно интересно на уровне компонентов корпуса электроники для количественной оценки надежности паяных соединений. Чрезмерное коробление во время оплавление может способствовать появлению дефектных паяных соединений, поднимая края компонента от платы и создавая дефекты головы в подушке в массивы сетки мячей (BGA).[9] Деформация также может сократить усталостную долговечность соответствующих соединений за счет добавления растягивающих напряжений к краевым соединениям во время термоциклирования.

Картирование термомеханических деформаций

Когда PCBA чрезмерно ограничена, термомеханическое напряжение, возникающее во время теплового расширения, может вызвать деформации платы, которые могут негативно повлиять на надежность отдельных компонентов и общую надежность сборки. Возможности полноэкранного мониторинга метода корреляции изображений позволяют измерять величину деформации и местоположение на поверхности образца во время события, вызывающего смещение,[10] например, PCBA во время теплового профиля. Эти «карты деформации» позволяют сравнивать уровни деформации по всем интересующим областям. Многие традиционные дискретные методы, например экстензометры и тензодатчики, допускают только локальные измерения деформации, что ограничивает их способность эффективно измерять деформацию в более крупных областях интереса. Методы DIC также использовались для создания карт деформации в результате чисто механических событий, таких как испытания на удар при падении, на электронных узлах.[11]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Акман, Джош. «Значение корреляции цифровых изображений в электронном дизайне и анализе первопричин». Решения DfR.
  2. ^ Flament, C .; Salvia, M .; Berthel, B .; Кросланд, Г. (июль 2013 г.). «Корреляция цифровых изображений применительно к термическому расширению композитов». 19-я Международная конференция по композитным материалам (ICCM-19).
  3. ^ Diaz, Jairo A .; Луна, Роберт Дж .; Янгблад, Джеффри П. (2014). «Корреляция цифровых изображений с контрастной микроскопией: общий метод бесконтактного измерения коэффициента теплового расширения полимерных пленок». Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 6 (7): 4856–4863. Дои:10.1021 / am405860y. PMID  24650286.
  4. ^ Касуэлл, Грег. «Покрытия и заливки: критическое обновление» (PDF).
  5. ^ Хиллман, Крейг; Блаттау, Натан (ноябрь – декабрь 2012 г.). «Разработка и аттестация корпусов микрочипа» (PDF). Обзор шкалы чипов. 16 (6): 32–35.
  6. ^ Серебрени, Максим; Блаттау, Натан; Шарон, Гилад; Хиллман, Крейг. «Влияние герметизирующих материалов на растягивающее напряжение во время термомеханического цикла бессвинцовых паяных соединений» (PDF). Получено 18 октября 2017. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  7. ^ Саттон, Майкл А .; Ортеу, Жан-Хосе; Шрайер, Хуберт В. (2009). Корреляция изображений для измерений формы, движения и деформации. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer Science + Business Media LLC. С. 1307–137. ISBN  978-0-387-78747-3.
  8. ^ Шмидт, Тим. «Обзор приложений полупроводников (микроэлектроника)» (PDF). Системы качества Trilion. Получено 24 апреля 2018.
  9. ^ Ниу, Юлин; Ван, Хуаянь; Шао, Шуай; Парк, С. (2016). «Определение характеристик коробления на месте корпусов BGA с шариками припоя, прикрепленных во время оплавления с помощью трехмерной корреляции цифровых изображений (DIC)». Конференция IEEE по электронным компонентам и технологиям (ECTC).
  10. ^ Бейли, Дэниел. «Полная деформация поля» (PDF). Instron.
  11. ^ Scheijgrond, P.L.W .; Shi, D.X.Q .; van Driel, W.D .; Zhang, G.Q .; Неймейер, Х. (2005). «Корреляция цифровых изображений для анализа портативных электронных продуктов во время испытаний на удар при падении». IEEE Electronic Packaging Technology, 6-я Международная конференция, 2005 г..