Elektronik Ambalaj Malzemelerinin Yapısal İnişine Etkisi
Elektronik cihazlar modern yaşamın neredeyse her yönünü ele alıyor, akıllı telefonlar ve tıbbi implantlardan otomotiv kontrol sistemleri ve havacılık elektronikleri için otomasyona kadar. Bu cihazların güvenilirliği, elektronik ambalaj malzemelerinin, sağlam, uzun süreli cihazlar için en ciddi bileşenleri nasıl etkilediğine bağlıdır.Bu makale, termal şok mekanizmaları inceler.
Elektronik Ambalajda Termal Şok Tanımlama
Termal şok, bir malzeme veya montaj deneyimlerini aniden ısıtıcı bir şekilde deneyimlediğinde, genellikle bir saniye veya dakika içinde. elektronik ambalajda, bu tür olaylar, malzemenin gücünü ve kalıcı hasarları aşabilir.
Termal şokun ciddiyeti üç parametre ile karakterize edilir: sıcaklık farkı (345T), sıcaklık değişikliği oranı (dT/dt), ve tekrarlanan döngülerin sayısı. daha büyük bir 345T ve daha hızlı bir rampalar ve daha şiddetli stres. tek bir termal şok olayı bile derhal çatlak veya delaminasyona yol açabilirken, tekrarlanan döngülerin yorgunluk ve olaysal başarısızlıklara yol açar.
Termal Şokdan Hasarın Mekanikleri
Bir ambalaj malzemesi hızlı ısıtma veya soğutmaya maruz kaldığı zaman, farklı bölgeler farklı oranlarda genişliyor veya sözleşme geliştirir.Bu tür bir genişleme, [Döneticileri 1], malzemenin mikro yapısı üzerinde hareket eden temel başarısızlık mekanizmaları şunlardır:
- [FONT:0)Cracking ve Fracture:[DÜT:1] Seramikler gibi Brittle malzemeleri ve bazı epoxies, stres konsantrasyon noktalarında çatlaklara yol açmaya yol açabilir - keskin kenarlarda, hızlarda veya dolgu arayüzlerde.
- [FONT:0)Delaminasyon: [Döncük yapılarda (örneğin, basılı devre kurulları (PCB) bakır izlerini ve dielektrik tabakaları ile, hearing güçleri, özellikle de ısı genişleme katlarının katlarını ayırarak ortaktır.
- [FONT=0)Deformasyon ve Savaş Sayfası: Ductile metalleri, substrat veya bileşen savaş sayfasını veya bileşeninin savaş sayfasını oluşturabilecek durumda.
- [FONT:0)Elektrikli Başarısızlık: [Döntilmiş: KOL yolları köprü iletkenleri oluşturabilir, kısa devreler oluşturabilir veya sinyal izlerini kesebilir. Delamination açık devrelere veya geçici bağlantılara neden olabilir, erratic aygıt davranışına yol açabilir.
- [FONT=0]Void Formasyon ve Kirkendall Voiding:[[Dönetici: 1) Satışta kullanılan bağlantılarda, termal şok, satılan ve metalleşme arasındaki arayüzde boşluk hızlandırabilir, eklemi zayıflatır ve elektrik direncini artırabilir.
Coaktif Termal genişlemenin Rolü (CTE)
CTE yanlış bir parametre, termal şok hasarın temel sürücüsüdür. Çoğu elektronik ambalaj malzemesi, iki ila on veya daha fazla faktöre sahip CTE'ye sahip değildir. Örneğin, tipik bir seramik substratı 6-8 ppm/°C'ye sahiptir, bakır ısı yayıcısı 17 ppm/°C'ye sahiptir.
Özel Elektronik Ambalaj Malzemeleri Üzerine Etkisi
Farklı malzeme sınıfları, termal şoka eşsiz bir şekilde cevap verir. Bu davranışları anlamak, mühendisler belirli uygulamalar için uygun malzemeleri seçmeye yardımcı olur.
Seramikler (Alumina, alüminyum nitride, LTCC)
Seramikler, mükemmel termal iletkenliği ve elektrik yalıtımları nedeniyle yüksek kullanılabilirlikli ambalajlar için yaygın olarak kullanılırlar. Bununla birlikte, temel olarak, 3-4 MPa·m ^1⁄2. {{T of 200°C, önceden uyarı yapmadan felaket başarısızlığı yaratabilir.
Polimerler ve Epoksiülasyon bileşikleri (EMC)
Polyester reçineler, tel-bonded ve kalıp-array paketleri de dahil olmak üzere en plastik ambalajın arka kemiğidir. EMCs, CTE'yi azaltmak ve mekanik gücü geliştirmek için silik partikülleri ile dolu. Termal şok, dolum arayüzünde strese neden olabilir, bunun yerine, daha sonra da büyümenin ve matrisin çatlakları kırıyor.
Metaller (Copper, alüminyum, Solder Alloys)
Metaller en yüksek oranda sert ve genellikle çatlaklara karşı direnir, ancak plastik deformasyon ve yorgunluktan muzdarip olabilirler. özellikle top-grid dizisinde (BGA) paketler, ısı şoku sırasında deneyimsel baskılar (Sn-3.0Ag-0.5Cu) geleneksel SnPb'nin satılanlar için farklı mekanik özelliklere sahiptir.
Kompozitler ve Laminat Altstrates (FR4, BT, Polyimide)
PCB'ler cam dokuma kumaş ve epoxy reçinesinin kompozit yapılarıdir. Termal şok, matrix çatlaklarına, fiber kırılmalara ve reçineye-to-cam debonding. camın CTE ile (5-6 ppm/°C) arasındaki yanlış eşleştirmeler ve reçineye (-70 ppm/°C) yüksek yerel şoklar hala “tavap, otomotiv) çatlak veya BT (bismaleimide triazine) laminatlar tercih edilir, çünkü daha yüksek Tg ve daha düşük çözünürlükte genişlemeye neden olabilir.
Faktörler Termal Şok Hasarının Sonlarını Etkiliyor
Hasarın kapsamı malzeme özelliklerine, geometriye ve şok olayın koşullarına bağlıdır. Anahtar faktörler şunlardır:
- [FONT:0)CTE Mismatch:[Dönetici: Yoğun malzemeler arasındaki büyük farklılıklar stres arttırır.
- [FONT=0]Temperature Fark (345T): ) Daha büyük 345T, daha yüksek ısıtımı üretir. Örneğin, [[2.328|[D][/FONT=)[D[D][/FONT=2][/FONT=3}[FONT=4][/FONT=) = 5 °C aynı CTE yanlış bir şekilde.
- [FONT:0) Sıcaklık Değişimi'nin Rate:[[Dönetici:0][Dönetici:0)[Döneticisel akışlar ile stres rahatlamasını engeller. Yavaşlama oranları polimerlerde ve satılanlar aracılığıyla bazı stres rahatlamasına izin verir.
- [FONT:0)Malzeme ve Kanalitesi:[Döneticiler, yüksek filtreli epoxies) daha düşük stresde çatlaklar. Ductile malzemeler (buna bakır, yumuşak satıcılar) deform plastik olarak ancak birçok döngüden sonra yorgunlukla başarısız olabilir.
- [FONT=0)Geometri ve Kalınlık:[DDDD)Zizy bölümler daha büyük termal gradientler (düşük Biyot numarası) Sharp kenarlar, köşeler ve delik kenarları stres yükselticileri olarak hareket eder.
- [FONT=0)Bonding Interfaces:[Dönetici:[Dönetici: 0,0) Weak arabirimleri (örneğin, kontenja göre satılan ve ped arasında) delaminasyona eğilimlidir.
- [FONT:0)Moisture ve Vapor Basınç:[DÜT:1) Absorbed ne içerideki paketler hızlı ısıtma sırasında buharlaşır, bu da sürücülere delaminasyon ve “popcorn” çatlakları yükselten iç baskıya neden olur.
Standartlaştırılmış Termal Şok Testi
Güvenilirlik sağlamak için endüstri standartları termal şok testi koşullarını belirtir. En yaygın JEDEC standart JESD22A106B ( ⁇ Shock) ve
Related