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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. WORKSHOP esperimento APOLLO – Milano 18/12/2012. Analisi Numerica e Setup Sperimentale per la Valutazione del Degrado delle Saldature da Stress Termo-meccanico. Nicola Delmonte , Paolo Cova, Francesco Giuliani.

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Presentation Transcript

  1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione WORKSHOPesperimentoAPOLLO – Milano 18/12/2012 Analisi Numerica e Setup Sperimentale per la Valutazione del Degrado delle Saldature da Stress Termo-meccanico Nicola Delmonte, Paolo Cova, Francesco Giuliani Devices, Electronic Applications and Sensors DEAS

  2. Studio del degrado di saldature lead-freeper faticatermo-meccanica Stress termo-meccanico • Cicli accelerati di potenza su MOSFET • Stato on • Stato off • Saldatura di un piedino : singolo campione • Studio di carattere statistico • Numero sufficientemente elevato di campioni

  3. Studio del degrado di saldature lead-freeper faticatermo-meccanica Dispositivo in package SO-8 su scheda saldatura LowCyclesFatigue, LCF High CyclesFatigue, HCF N° di cicli al guasto 105 Si usa un metodo basato sulle tensioni (stress) Si usa un metodo basato sulle deformazioni (strain) Coffin-Manson Basquin Valide per carichi assiali

  4. Ricerca del numero di cicli al guasto Nel caso di strutture con carichi multiassiali si può seguire un approccio di caso peggiore: • Individuazione della saldatura con il grado di plasticizzazione più elevato (ricerca dello stress di Von Mises più elevato)  è la giunzione meccanica con la più alta probabilità di sviluppo di una crepa • nella giunzione individuata al punto precedente, individuazione della superficie del saldante con lo stress di Von Mises medio più elevato, ovvero ricerca della superficie con il maggior grado di plasticizzazione • Ricerca della massima deformazione sulla superficie individuata al punto 2 • Applicazione della legge di Coffin-Manson con la deformazione individuata

  5. Modello 3D di un SO-8 bondless resin lid copper source contact 8 7 6 silicon die 1 5 copper drain contact 2 3 4 Geometria delle saldature quanto più fedele possibile alla realtà

  6. Simulazioni FEM di cicli di potenzapreliminari

  7. Modelli da implementare source drain Primo dispositivo considerato • Nuovi dispositivi bondless • Considerare il creep Package LFPAK PackageSuperSO8 gate S25NH3LL inpackage SO-8 Tecnologia Infineon OptiMOS2 Non più in commercio NXP PSMN011-30YLC Infineon BSO052N03S

  8. Il banco di stress

  9. La scheda di stress • Ogni MOSFET pensato come unità termicamente indipendente • 16 MOSFET sulla scheda PCB • (16x7=112 campioni ogni scheda) CELLA Layout scheda PCB Vcc Cella Rg Rs 4,5 cm 4,5 cm

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