封装中的湿热应力仿真

paulke

方案：以TO220封装的模型研究对象，仿真了湿气扩散过程，湿应力、热应力以及湿热应力等。仿真的条件是根据可靠性试验的标准，在85℃，RH85%情况下，持续时间168小时的应力情况。最后的仿真结果显示，湿气带来的应力不容忽视。

• 湿扩散分析
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图 1 0时刻的相对湿度分布

图 2 168小时后的相对湿度分布

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图 3 EMC中间的湿气扩散增长曲线

• 热应力、湿应力
  
  在85℃情况下的热应力如下图4所示，相对湿度85%的湿应力如下图5所示。
  
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图 4 热应力

图 5 湿应力

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从图上可以看出，芯片中心的热应力和湿应力分布为44MPa和20MPa

• 湿热应力
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  ! j# M" {  W, g, |; [  d

在85℃，RH85%情况下，持续时间168小时后的应力如下图所示。

图 6 湿热应力

图 7 芯片中心的湿热应力增长曲线

• 结语
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从热应力、湿应力和湿热应力的仿真结果来看，芯片中心的湿应力大小几乎等于热应力和湿应力的叠加，当然这是这个封装结构简单的缘故，可以看出湿应力带来了较大的应力，仿真中不可忽视。

• Workbench中湿热应力仿真
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图 8 3D湿扩散

图 9 3D湿应力仿真

图 10 2D湿扩散

图 11 2D湿应力

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图 12 芯片中心的应力曲线