【Moldex3D丨热点分享】IC产业可靠度测试：以热循环试验模拟预测热疲劳

主要观点总结

文章介绍了温度循环试验（TCT）在IC产业可靠度测试中的重要性，以及如何通过计算机仿真进行温度循环试验。文章还介绍了热疲劳模型、塑性应变模型以及在本研究中的具体应用。最后，文章讨论了模拟分析的方法和结论。

关键观点总结

关键观点1: 温度循环试验（TCT）是IC产业可靠度测试的重要项目，用于测试产品在反复升降的环境温度下的质量表现。

TCT试验过程中，产品被置于控温环境中，承受一系列高低温变化，最常见的破坏模式是由于热膨胀系数差异导致的热应力和残余应力影响，可能引起组件脱层、断裂或锡裂。

关键观点2: 热疲劳模型是用于模拟热疲劳破坏现象的模型，包括应力、应变和能量模型。其中，基于应变的Coffin-Manson Model被广泛应用于预测较低循环周期的疲劳破坏。

此模型使用材料延性疲劳参数、塑性应变量值和延性疲劳指数来预测疲劳周期数，其中延性疲劳指数可通过Modified Coffin-Manson Model进行计算。

关键观点3: 本研究使用Moldex3D软件进行热循环试验模拟分析，通过考虑材料非线性的PMC求解器，输入温度循环试验的温度与时间关系进行分析。

重点观察了von Mises stress的量值变化，将其作为最可能发生热疲劳破坏的位置。同时，通过塑性应变模型估算等效塑性应变量值，并使用热疲劳模型预测破坏所需的循环次数。

关键观点4: 文章的结论强调了计算机仿真在IC产业可靠度测试中的重要作用，以及如何通过使用Moldex3D软件进行应力分析和热循环试验模拟来预测热疲劳破坏。

同时，文章还指出了当前使用的热疲劳和塑性应变模型的局限性，以及未来可能的研究方向，包括选择更适合的模型和参数，以及将CAE技术更深入地应用于可靠度分析中。

文章预览

简介 温度循环试验 (Thermal Cycling tests, TCT) 是一种于IC产业可靠度测试当中的重要测试项目之一。用以测试产品于反复升降的环境温度下，是否能够在设计的周期内维持其质量。TCT试验内容是将封装好的产品放入控温环境中，以每分钟5至15度的温度变化率使产品反复承受一连串的高低温变化。最常见的破坏模式来自于产品内部组件因为热膨胀系数差异(CTE differences) 较大而反复受到产品内部组件交界面热应力与降温周期中累积的残余应力(residual stress)影响，最终造成组件间脱层、组件断裂或是最常见的锡裂(Solder crack)。 实务上，从组件产品设计、开模、封装到实际进行温度循环试验往往需要耗费大量的时间、人力以及物力。因此，如何以计算机仿真温度循环试验，并将模拟中预测之热循环次数作为设计变更、设计优化的参考依据，进而加速整体流程及 ………………………………