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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
    ) I6 a5 `- T+ J* I4 L* U% ^3 }% h  k: |$ x
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
# N% `4 u& E4 Z3 ~1 ]" C1 e3 `
图 3 EMC中间的湿气扩散增长曲线
  • 热应力、湿应力
    , K. h8 M. H! e: s  k$ s
    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。
    8 H: Z8 E9 C, O5 k5 I8 @8 }
图 4 热应力
图 5 湿应力
9 Q4 |: o5 @6 F" I' M
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/ i5 }( C6 A4 @: c
    4 _( L& b# i' Z/ I  B+ x
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2 S+ X2 t- [# H; a+ g+ E
    / W8 |+ V9 E$ |& m: q
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
    * f6 [" C4 f  W9 H  B% k0 t9 T' `  t* a8 O
图 8 3D湿扩散
图 9 3D湿应力仿真
+ F4 f7 T5 l, k$ k; g
图 10 2D湿扩散
图 11 2D湿应力

! a6 ^/ [( Z7 R( ?5 N: x
图 12 芯片中心的应力曲线

' A) s; T9 R, E7 k4 @3 ?
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