[发明专利]一种用于PoP芯片加速寿命预测的试验方法

摘要

本发明公开一种用于PoP芯片加速寿命预测的试验方法，搭建试验平台，用应变片分别测量底层和顶层焊球的情况，针对可能出现的不同的加载模式，构建了四种典型的热循环应力和振动循环应力混合组合的加载模式，更全面真实反应实际的工况，提高了寿命预测的精确度；由动态信号测试仪记录两个电桥盒分别经过应变放大器后输出的两组电压值，将其中电压值较大的一组作为实验数据，根据实验数据分别计算得到应变，再将应变经雨流计数法计算出应变幅，然后根据公式计算出PoP芯片的预测寿命；比简单地将热循环和振动载荷损伤率相加更精确，无需长时间地测试焊球失效时间，更为高效快速。

主权项

一种用于PoP芯片加速寿命预测的试验方法，其特征是包括以下步骤：1）搭建试验平台，试验平台包括一个高低温实验箱，高低温实验箱里面放置振动实验台以及由PCB板和PoP芯片组成的PoP组件，振动控制仪连接并控制振动试验台；在PoP组件顶层芯片两条边各贴一个顶层应变片，在PoP组件底层芯片下方的PCB背面两条边各贴一个底层应变片；两个顶层应变片与第一个电桥盒内的两个电阻R按照惠斯通电桥半桥连接；两个底层应变片与第二个电桥盒内的两个电阻R按照惠斯通电桥半桥连接，两个惠斯通电桥半桥分别接入应变放大器，应变放大器经动态信号分析仪连接电脑；2）先开启高低温实验箱对PoP芯片进行高低温循环加载，高低温循环加载后再开启振动控制仪进行振动加载，高低温循环加载和振动加载每隔T分钟交替进行；动态信号测试仪每隔t分钟记录两个电桥盒分别经过应变放大器后输出的两组电压值，将其中电压值较大的一组作为第一组实验数据；3）先开启振动控制仪对PoP芯片6进行振动加载，振动加载结束后再开启高低温实验箱进行高低温循环加载，振动加载和高低温度循环加载每隔T分钟交替进行；动态信号测试仪每隔t分钟记录两个电桥盒分别经过应变放大器后输出的两组电压值，将其中电压值较大的一组作为第二组实验数据；4）先开启高低温实验箱对PoP芯片持续进行高低温循环加载，高低温加载后第T分钟时再开启振动控制仪进行T分钟的振动加载，然后停止振动加载T分钟，再加载T分钟的振动载荷，如此依次间歇性地进行振动加载；动态信号测试仪每隔t分钟记录两个电桥盒分别经过应变放大器后输出的两组电压值，将其中电压值较大的一组作为第三组实验数据；5）同时开启高低温实验箱和振动控制仪对PoP芯片6进行高低温循环和振动共同加载，共同加载T分钟后停止高低温循环加载，停止T分钟后再进行T分钟的高低温循环加载，如此依次间歇性地进行高低温循环加载；动态信号测试仪每隔t分钟记录两个电桥盒分别经过应变放大器后输出的两组电压值，将其中电压值较大的一组作为第四组实验数据；6）电脑根据四组实验数据分别计算得到应变；再将应变经雨流计数法计算出应变幅；然后根据公式分别计算出对应于的寿命；最后根据公式计算出PoP芯片的预测寿命；Ai是PoP组件的焊点开裂面积；AD=6.1×103mm2；步骤2）、3）、4）、5）中，T为280分钟；t为3分钟；高低温循环加载时温度加载参数是：高温为100℃，低温为0℃，升降温时间均为20分钟，在0℃和100℃时保温时间均为15分钟；振动控制仪1的振动加载参数是：正弦振动的加速度量级为10G, 振动频率为一阶固有频率f；加载的总时间为14小时。