Messung der Abweichungen von Produktionstechnologien mit Hilfe eines Stresschips für zuverlässigere Packages

Konferenz: MikroSystemTechnik 2019 - Kongress
28.10.2019 - 30.10.2019 in Berlin, Deutschland

Tagungsband: MikroSystemTechnik Kongress 2019

Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF

Persönliche VDE-Mitglieder erhalten auf diesen Artikel 10% Rabatt

Autoren:
Schindler-Saefkow, Florian; Wich-Glasen, Paula; Albrecht, Jan; Rzepka, Sven (Fraunhofer ENAS, Micro Materials Center, Chemnitz, Deutschland)

Inhalt:
Die FEM-Simulation ist eine etablierte Methode zur Untersuchung der Zuverlässigkeit eines IC-Gehäuses. Sie kann verwendet werden, um die Lebensdauer oder Eigenspannungen sowie den Verzug eines Gehäuses vorherzusagen. Aber diese FEM-Modelle sind immer eine ideale Form ohne Fertigungstoleranzen, Fluchtungsfehler oder andere Ausfälle. Viele zeitaufwändige Tests müssen durchgeführt werden, um diese statistischen Realitäten zu identifizieren, zu untersuchen und zu minimieren. Der iForce-Stress-Chip kann diese Realitäten direkt messen, ohne dass das Gehäuse zerstört werden muss (Schliffbild) oder die Gehäuse-Eigenschaften verändert werden (Wasserbad für die akustische Mikroskopie). Alle Gehäuse-Komponenten (Substrat, Die-attach, Pressmasse, Lotkugeln oder Drahtbindungen und der Chip selbst) und deren Fertigungstechnologien haben Einfluss auf den Eigenspannungszustand von Gehäuse und Chip. Der Spannungschip wird in einem TDSO-Package in einer statistischen Menge verpackt. Die Eigenspannung wird an wichtigen Produktionsschritten (initial, vergossen, auf Leiterplatte gelötet) gemessen. Schließlich wird ein Temperaturzyklustest mit in-situ und ex-situ Spannungsmessung für Zuverlässigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Die Messungen werden in der FEM-Simulation verifiziert, um das Modell zu kalibrieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Abweichungen von den idealen FEM-Simulationen zur realen Eigenspannungssituation im Gehäuse zu berechnen. Diese Untersuchungen bilden eine weitere Grundlage für die Zustandsüberwachung von elektronischen Baugruppen und die Vorhersage der Restlebensdauer.