应用案例 | DIC 技术用于高温环境中芯片翘曲与全场变形测量

芯片试件尺寸：15mm×13mm

芯片并非单一均质材料，而是多组分构成的复合体系，一般情况下由衬底（硅、碳化硅等）、互连层、介质层和封装材料（环氧树脂、金属散热片）等组成。高温环境下会发生翘曲与全场变形，本质是各组分热膨胀系数（CTE）的固有差异，在温度变化时无法协同变形而产生的内应力累积与释放过程。研究高温环境下的翘曲和全场变形，对高温极端工况下的芯片可靠性、优化封装设计等具有重要意义。

将芯片置于加热台中心，从室温持续升温至50℃后恒温保持一段时间，随后继续升温至100℃，并在100℃恒温保持一段时间后继续升温至150℃……，以50℃为阶梯升温至300℃并恒温保持一段时间后连续降温至室温，记录升温、恒温与降温全过程，计算芯片全场变形数据。

● USB3.0工业相机

● 高功率蓝光光源提供照明系统

散斑制作及质量控制是试验的关键环节，本次试验采用黑白哑光自喷漆，在芯片表面制作黑白相间的散斑特征，对比芯片加热变形前后图像，通过灰阶图像相关性计算得出芯片表面全场位移和应变分布。

散斑图案

● 连续升温过程

分别在芯片试样四个角以及中心位置添加提取点，提取位移数据，如下左图为其离面位移变化曲线，温度达到300℃时，最大离面位移约0.31mm；在试件中部选取一个区域，提取主应变曲线，当温度达到300℃时，最大主应变约968με，如右下图曲线所示。

● 对比连续升温和间断升温两种加载方式，当温度均达到同一最高温度时，芯片的翘曲变形量接近，此外，最大主应变也非常接近。

● VIC-3D 可全场、无接触获取芯片表面的变形场和应变分布数据，直观呈现不同区域的变形差异，帮助识别应力集中的薄弱位置。