Méthodologie d'essais accélérés de torsion et de détection de défaillance aplliquée aux assemblages électroniques à billes
Thèses de doctorat
Date de soutenance
2008-01-18Résumé
L’analyse de la fiabilité des assemblages électroniques, et la prévision de la durée de vie associée, sont fondamentales, surtout pour des applications en environnement sévère ou avec un profil de mission de longue durée. ...Lire la suite >
L’analyse de la fiabilité des assemblages électroniques, et la prévision de la durée de vie associée, sont fondamentales, surtout pour des applications en environnement sévère ou avec un profil de mission de longue durée. Ce travail présente le développement d’une méthodologie de test par torsion pour l’évaluation de la fiabilité des assemblages microélectroniques à billes. Le but est de générer des défaillances similaires à celles produites en cyclage thermique. Le critère de défaillance a été caractérisé expérimentalement et analytiquement. Un banc de torsion de nouvelle génération et un véhicule de test spécifique permettant la caractérisation de la distribution des déformations sur la carte et la reproductibilité des essais ont été développés. Un plan d’expériences et deux applications industrielles ont permis de valider la démarche et de définir les limites d’applications du test en torsion. Enfin, une loi d’endommagement a été établie, à partir de l’utilisation conjointe des résultats du plan d’expériences et de simulation par éléments finis.< Réduire
Résumé en anglais
Reliability assessment of electronic assemblies under harsh environmental conditions and long mission profiles is fundamental. It is particularly important to verify if lifetime is adequate to a specific mission profile ...Lire la suite >
Reliability assessment of electronic assemblies under harsh environmental conditions and long mission profiles is fundamental. It is particularly important to verify if lifetime is adequate to a specific mission profile application. One of the most critical elements of an electronic assembly using BGA (Ball Grid Array) components is the solder joint interconnection. Its lifetime is evaluated currently by costly and time-consuming ATC (Accelerated Temperature Cycling) tests. In this thesis, torsion tests were used in comparison to ATC in order to evaluate BGA assemblies’ solder joint wear-out reliability. Firstly, a new generation of torsion bench and a specific test vehicle were developed for strain distribution characterization on the board. Torsion test parameters were defined by a complete design of experiments in order to induce failures similar to the ones produced in ATC. Two industrial applications were analyzed both by torsion and ATC tests. Secondly the failure criteria were analyzed by torsion test, physical failure analysis and electrical simulation. The results suggest that high sampling rate in-situ monitoring methods must be used to have an appropriate failure criterion and to be more representative of reliability results. Finally, we carried out the analysis of the cyclic damage generated by torsion test using FEA (Finite Element Analysis). Torsion test has an important advantage in interconnections damage analysis, since this kind of test is run at stable temperature and also because dwell time can be insignificant. A damage law was developed based on a power law function and on the damage effect generated by each kind of inelastic strains.< Réduire
Mots clés
Electronique
Essais de torsion
assemblages électroniques
composants BGA
évaluation de la fiabilité
mécanismes d'endommagement
Unités de recherche