隨著智能手機、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展，芯片的發(fā)熱功率急劇上升，與此同時，手機等設備外觀要求超薄，導致設計上的散熱空間極為有限，芯片溫度控制難度極大。熱應力容易導致CSP芯片晶圓翹曲，嚴重時會產生開裂現(xiàn)象。

    由于手機芯片尺寸較小，在溫度循環(huán)下的熱應力較難通過傳統(tǒng)的應變測試方法獲取，因此需要采用DIC技術的方法進行應變測量，從而更好地分析芯片通電后的熱應力分布情況，分析芯片導電、溫度控制、散熱等相關性能。

    新拓三維XTDIC應變測量分析系統(tǒng)，作為研究芯片在不同溫度下變形分析的重要測量工具，特別適用于分析芯片在負荷狀態(tài)下產生熱應力及應力集中問題，從而更好地考察芯片在工作狀態(tài)下的可靠性和穩(wěn)定性。

    案例一：顯微DIC芯片受熱膨脹實驗

    環(huán)境條件對芯片可靠性有很大影響，特別是溫度過熱后，會出現(xiàn)材料軟化，結構強度減弱，材料電性能變化，甚至損壞；設備過熱，元件損壞，金屬材料表面電阻增大等，從而造成芯片無法高效工作。因此芯片的熱效應分析非常重要。

    如下圖所示，在通電受熱狀態(tài)下芯片應變分布特性：

    顯微DIC系統(tǒng)進行圖像采集

    芯片通電受熱膨脹變形分析

    關鍵點區(qū)域應變分布曲線

    研究內容及關鍵點：

    顯微DIC系統(tǒng)專利的算法可精確測量在顯微鏡下芯片的細微變形和應變；

    顯微DIC系統(tǒng)可通過應變云圖直接提取溫度疲勞載荷過程中影響區(qū)域的分布特性，作為失效判定依據(jù)；

    顯微DIC系統(tǒng)應變分析數(shù)據(jù)結果?，可直接用于不同材料熱膨脹系數(shù)判斷依據(jù)；

    可直接測量PCB熱變形引起的開膠等失效位置和應變梯度；

    案例二：手機芯片高低溫變形實驗

    高低溫幾乎對所有的基本材料都有不利的影響，對于暴露于異常溫度下的電子設備，由于溫度會改變其組成材料的物理特性，因此可能會改變其工作性能，對手機功能造成暫時或永久的損害。

    材料的軟化、硬化和脆化

    不同材料的收縮不一致

    電子器件（芯片、電阻、電容）性能改變

    破裂、開裂和脆裂，沖擊強度改變，強度降低

    芯片和PCB板性能改變

    試驗測試在不同溫度下芯片以及PCB板表面應變情況，分析其對于手機性能的影響。

    溫度變化全過程關鍵點應變曲線

    研究內容及關鍵點：

    DIC技術可測量芯片全場應變，以及溫度變化過程中的應變分布變化；

    DIC應變云圖可直接作為判斷關鍵區(qū)域變形以及材料工藝選擇依據(jù)；

    可通過DIC技術獲取的應變和應變速率變化，作為驗證有限元分析數(shù)據(jù)依據(jù)；

    案例三：芯片加熱狀態(tài)下變形實驗

    電路元件集成度的不斷提高，導致芯片的發(fā)熱功率也隨之增加。由于非均勻交變溫度場的存在和元件組成部分間熱膨脹系數(shù)的不同，導致產生熱應力和應力集中問題，對芯片在高溫環(huán)境的應變測試可更好地考察電路的可靠性。

    如下圖所示，在加熱狀態(tài)芯片的變形狀況：

  將芯片放置在加熱臺，溫度由27度逐漸增加到200度，測試芯片變形，試樣如下圖：

    被測芯片散斑圖樣

    位移場與應變場解算

    取芯片上面中心位置，將該點數(shù)據(jù)導出，繪制出該點位移曲線圖。

    位移和應變曲線

    新拓三維XTDIC系統(tǒng)在芯片工藝測試應用：可直接測量芯片及材料熱膨脹系數(shù)，其測量過程中新拓三維自主研發(fā)的算法并結合顯微技術，為測試精度提供精確保證。XTDIC系統(tǒng)可直接測量芯片微變形、硅片、封裝、基板及材料等熱變形效應。測量芯片在不同溫度下的力學特性，如高溫、低溫測試，變形應變分布和應變集中位置。