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封装中的湿热应力仿真

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发表于 2016-5-7 10:26 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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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
    ) ]' r9 H4 O1 K7 S0 t$ m
    $ u% T8 B* h5 P, N8 Q
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

. \$ V8 u, o0 _& h! a
图 3 EMC中间的湿气扩散增长曲线
  • 热应力、湿应力+ u1 z, r) g& m/ c2 W, d
    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。

    # O; o$ u: O$ R
图 4 热应力
图 5 湿应力
* ]3 h* {, r8 e& _$ F
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
    4 G/ R, q% r. G. v9 F) Z+ n1 H6 h: \1 C* o
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
    1 Y4 S+ P; h& V, p9 m+ I
    3 {$ A) ?' x" g) f. g+ D' i
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$ _' u, [  F2 c1 u
    1 V; }; h) `! t: c; d' q, j* L
图 8 3D湿扩散
图 9 3D湿应力仿真
; \: f  D8 z1 H! n' ?' R
图 10 2D湿扩散
图 11 2D湿应力

  F9 ^/ R7 M3 L
图 12 芯片中心的应力曲线
- {8 I: t( M" K1 o0 s
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