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デジタル画像相関分析は、材料特性評価、変位測定、ひずみマッピング に応用できます。そのため、DIC は電子部品やシステムの熱機械的挙動を評価する際にますます人気のツールになりつつあります。
CTE測定とガラス転移温度の特定
エレクトロニクス業界における DIC の最も一般的な用途は、熱膨張係数(CTE) の測定です。非接触で全視野表面技術であるため、DIC はプリント基板(PCB) および電子部品の個々の表面の有効 CTE を測定するのに最適です。[1]基板、成形コンパウンド、およびダイの複合熱膨張効果により、他の実験方法では基板表面での有効 CTE を推定することが困難になるため、複雑な集積回路の特性を特徴付けるのに特に役立ちます。DIC 技術を使用すると、熱プロファイル中に対象領域の温度の関数として平均面内ひずみを計算できます。次に、線形曲線フィッティングと傾斜計算を使用して、観察領域の有効 CTE を推定できます。[2]はんだ疲労の駆動要因は、ほとんどの場合、部品とそれがはんだ付けされる PCB 間の CTE の不一致であるため、正確な CTE 測定はプリント基板アセンブリ (PCBA) の信頼性メトリックを計算するために不可欠です。[1]
DIC はポリマーの熱特性を評価するのにも役立ちます。[3]ポリマーは、電子アセンブリでポッティング コンパウンド、コンフォーマル コーティング、接着剤、成形コンパウンド、誘電体、アンダーフィルとしてよく使用されます。このような材料の剛性は大きく異なる可能性があるため、動的機械分析(DMA) や熱機械分析(TMA)などの荷重を試料に伝達する接触技術を使用して熱特性を正確に測定することは、一貫性を持って行うことが困難です。これらの材料では、使用例によっては、これらの材料の膨張と収縮がはんだ接合部の信頼性に大きく影響する可能性があるため、正確な CTE 測定が重要です。[4] [5]たとえば、硬いコンフォーマル コーティングまたはその他のポリマー カプセル化がQFNの下に流れると、熱サイクル中の膨張と収縮によってはんだ接合部に引張応力が加わり、疲労破損が早まる可能性があります。[6]
DIC 技術ではガラス転移温度 (T g )も検出できます。ガラス転移温度では、ひずみ対温度のプロットの傾きが変化します。
T g の決定は、電子アセンブリやコンポーネントの動作温度範囲内にガラス転移温度を持つ可能性のあるポリマー材料にとって非常に重要です。たとえば、一部のポッティング材料では、ガラス転移領域で材料の弾性率が 100 倍以上変化することがあります。設計プロセスでこのような変化が計画されていない場合、電子アセンブリの信頼性に重大な影響を及ぼす可能性があります。
面外部品の反り
3D DIC技術を使用すると、面内運動に加えて面外運動も追跡できます。[7] [8]面外反りは、はんだ接合部の信頼性を定量化するために、電子パッケージングのコンポーネントレベルで特に重要です。リフロー中の過度の反りは、コンポーネントのエッジをボードから持ち上げ、ボールグリッドアレイ（BGA）にヘッドインピロー欠陥を作成することにより、はんだ接合部の欠陥につながる可能性があります。 [9]反りは、熱サイクル中にエッジジョイントに引張応力を追加することで、適切なジョイントの疲労寿命を短くする可能性もあります。
熱機械ひずみマッピング
PCBA が過度に拘束されると、熱膨張中に生じる熱機械的応力によって基板の歪みが生じ、個々のコンポーネントやアセンブリ全体の信頼性に悪影響を与える可能性があります。画像相関技術の全視野モニタリング機能により、変位を引き起こすイベント[10]中の試験片表面の歪みの大きさと位置を測定できます。たとえば、熱プロファイル中の PCBA などです。これらの「歪みマップ」により、関心領域全体の歪みレベルを比較できます。伸び計や歪みゲージなどの従来の離散的方法の多くは、歪みの局所的な測定しかできないため、関心領域全体の歪みを効率的に測定することができません。DIC 技術は、電子アセンブリの落下衝撃テストなどの純粋に機械的なイベントから歪みマップを生成するためにも使用されています。[11]
参照
参考文献
- ^ ab Akman, Josh. 「電子設計と根本原因分析におけるデジタル画像相関の価値」。DfR ソリューション。
- ^ Flament, C.; Salvia, M.; Berthel, B.; Crosland, G. (2013 年 7 月)。「複合材料の熱膨張に適用されるデジタル画像相関」。第 19 回国際複合材料会議 (ICCM-19)。
- ^ Diaz, Jairo A.; Moon, Robert J.; Youngblood, Jeffrey P. (2014). 「コントラスト強化顕微鏡デジタル画像相関: ポリマーフィルムの非接触熱膨張係数測定の一般的な方法」. ACS Applied Materials & Interfaces . 6 (7): 4856–4863. doi :10.1021/am405860y. PMID 24650286.
- ^ Caswell, Greg. 「コーティングとポッティング：重要な最新情報」（PDF）。
- ^ Hillman, Craig; Blattau, Nathan (2012 年 11 月 - 12 月)。「チップスケール パッケージの設計と認定」( PDF)。Chip Scale Review。16 ( 6): 32–35。
- ^ Serebreni, Maxim; Blattau, Nathan; Sharon, Gilad; Hillman, Craig. 「Pbフリーはんだ接合部の熱機械サイクリング中の引張応力に対するカプセル化材料の影響」(PDF) 。 2017年10月18日閲覧。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Sutton, Michael A.; Orteu, Jean-Jose; Schreier, Hubert W. (2009).形状、動き、変形測定のための画像相関。ニューヨーク、NY: Springer Science+Business Media LLC。pp. 1307–137。ISBN 978-0-387-78747-3。
- ^ Schmidt, Tim. 「半導体（マイクロエレクトロニクス）アプリケーションの概要」（PDF）。Trilion Quality Systems 。 2018年4月24日閲覧。
- ^ Niu, Yuling; Wang, Huayan; Shao, Shuai; Park, SB (2016). 「3D デジタル画像相関 (DIC) によるリフロー中のはんだボールが取り付けられた BGA パッケージのその場反り特性評価」。IEEE電子部品技術会議 (ECTC)。
- ^ ベイリー、ダニエル。「フルフィールドひずみ」（PDF）。インストロン。
- ^ Scheijgrond, PLW; Shi, DXQ; van Driel, WD; Zhang, GQ; Nijmeijer, H. (2005). 「落下衝撃試験中のポータブル電子製品の分析のためのデジタル画像相関」 2005 第 6 回国際電子パッケージング技術会議(PDF) . pp. 121–126. doi :10.1109/ICEPT.2005.1564683. ISBN 0-7803-9449-6. S2CID 22636067。