Belastungs- und Zuverlässigkeitsanalyse einer Ball-Grid-Arrray-Bauform: von der Herstellung über den Einsatz in Kfz-Elektronik bis zum Ausfall im Test
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Uelvesbüll
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2011
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| Schriftenreihe: | MEMS technology and engineering
17 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND WISSENSCHAFTLICHE ZIELSETZUNG 1
2 GRUNDLAGEN UND STAND DER TECHNIK 5
2.1 BELASTUNGEN IN ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTEN 5
2.1.1 PROZESSBEDINGTE BELASTUNGEN 5
2.1.2 UMWELTBEDINGTE BELASTUNGEN 8
2.1.3 AUSWIRKUNGEN AUF BAUTEILVERBINDUNGEN 11
2.2 MATERIALVERHALTEN 12
2.2.1 ELASTIZITAET 14
2.2.2 VISKOELASTIZITAET 16
2.3 VERBINDUNGSMATERIAL WEICHLOT 2 0
2.3.1 KRIECHVERHALTEN - VISKOPLASTIZITAET 22
2.3.2 THERMOMECHANISCHE ERMUEDUNG 25
2.4 TESTCHIPS 29
2.4.1 FUNKTIONSPRINZIPIEN 29
2.4.2 REALISIERTE TESTCHIPKONZEPTE 35
2.4.3 BELASTUNGSERGEBNISSE ELEKTRONISCHER BAUFORMEN 4 0
3 ENTWICKLUNG UND CHARAKTERISIERUNG VON TESTCHIPS 43
3.1 ANFORDERUNGEN UND AUSLEGUNG 43
3.2 HERSTELLUNGSPROZESS 4 6
3.3 MESSTECHNIK 49
3.4 THERMISCHE CHARAKTERISIERUNG 50
3.4.1 MESSAUFBAU UND-ABLAUF 50
3.4.2 MATERIALPARAMETER DER STRUKTUREN 52
3.4.3 THERMISCHE STABILITAET DER ELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN 54
3.5 THERMISCH-MECHANISCHE CHARAKTERISIERUNG 57
3.5.1 MESSAUFBAU UND-ABLAUF 57
3.5.2 EXPERIMENTE UND ERGEBNISSE 57
3.6 BERECHNUNG VON SPANNUNG UND DEHNUNG 65
3.7 DISKUSSION DER ERPROBTEN KONZEPTE 67
4 UNTERSUCHUNGEN 69
4.1 BAUFORMEN UND BAUGRUPPEN 69
4.1.1 LFBGA-345-BAUELEMENT 69
4.1.2 BAUGRUPPE FUER DIE LEBENSDAUERERPROBUNG 74
4.1.3 BAUGRUPPE FUER DIE FELDDATENERFASSUNG 77
4.1.4 VERWENDETE MATERIALIEN UND MATERIALEIGENSCHAFTEN 80
IX
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.1.5 MATERIALUNTERSUCHUNGEN 82
4.2 FINITE-ELEMENTE-SIMULATION 88
4.2.1 MODELLIERUNG DER CHIPKLEBEPROBEN 88
4.2.2 MODELLIERUNG DES LFBGA-345-BAUELEMENTS 9 0
4.3 VERFORMUNGSANALYSE 91
4.3.1 ABSOLUT MESSENDE VERFAHREN 91
4.3.2 ELEKTRONISCHE SPECKLE-INTERFEROMETRIE (ESPI) 91
4.3.3 ANWENDUNG UND AUSWERTUNG DER VERFAHREN 95
5 ERGEBNISSE 97
5.1 ANALYSE DES HERSTELLUNGSPROZESSES DES LFBGA-345-BAUELEMENTS . . . .
97 5.1.1 CHIPMONTAGE 97
5.1.2 TRANSFERMOLDEN UND LOETPROZESS 110
5.2 BELASTUNGSANALYSE DES LFBGA-345-BAUELEMENTS IM BETRIEB 115 5.2.1
EINFLUSS DER TEMPERATUR 115
5.2.2 EINFLUSS DER FEUCHTE 120
5.2.3 LANGZEITLAGERUNG 123
5.2.4 VERIFIKATION DES TESTCHIPKONZEPTS 123
5.2.5 BEWERTUNG DER STRESSENTWICKLUNG 124
5.3 FELDBELASTUNGEN IN KFZ-ELEKTRONIK 126
5.3.1 TEMPERATURBELASTUNG DER KFZ-ELEKTRONIK 126
5.3.2 BELASTUNGEN IM LFBGA-345-BAUELEMENT 130
5.4 LEBENSDAUERERPROBUNG 132
5.4.1 METALLURGISCHE ANALYSE UND SCHAEDIGUNGSMERKMALE 132
5.4.2 BESTIMMUNG VON RISSAUSBREITUNGSPARAMETERN IM LOTGEFUEGE . . . 145
5.5 LEBENSDAUERMODELLIERUNG 154
5.5.1 SIMULATION DER BAUTEILBELASTUNG IM LEBENSDAUERTEST 154
5.5.2 BESTIMMUNG DER PARAMETER DES LEBENSDAUERMODELLS 160
5.5.3 MODELLVERIFIKATION UND LEBENSDAUERPROGNOSE IM FELD 168
6 DISKUSSION UND AUSBLICK 173
6.1 ENTWICKLUNG DER PIEZORESISTIVEN TESTCHIPS 174
6.2 BELASTUNGSANALYSE DES LFBGA-BAUELEMENTS 175
6.3 ZUVERLAESSIGKEITSBETRAAHTUNG DES LFBGA-BAUELEMENTS 177
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