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了解三维光学测量技术在不同行业领域的应用案例

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介观和微观尺度下力学和热学变形怎么测?显微DIC给你答案

在元件微小化的背景下,市场对半导体产品的需求正在日益趋向于小型、高功能、高品质,正确评价微尺寸材料和器件的热学、力学性能,成为当前急需解决的难题。

新拓三维XTDIC-Micro显微应变测量系统,光学显微镜和DIC数字图像相关技术结合,可满足纳米级精度测量需求,在微小尺寸材料力学、芯片半导体热学性能测试等领域应用广泛,同时可搭配各类温控系统,提供不同温度下变温应力应变测量解决方案,实现高低温试验环境下的精确DIC分析、载荷以及应变测量。

XTDIC-Micro显微应变测量系统在微尺寸材料力学和芯片半导体热力学领域的应用.jpg

应变测量(热学应用)

电路元件集成度的不断提高,导致芯片的发热功率也随之增加。由于非均匀交变温度场的存在和元件组成部分间热膨胀系数的不同,导致产品内部产生热应力及应力集中问题,这已经成为影响电路可靠性的关键因素。

三维显微图像相关(DIC)在芯片封装热膨胀应变测量领域的应用.jpg

RF4(PCB基材)和环氧树脂(芯片封装)温度循环测试

翘曲测量(热学应用)

芯片封装基板以及顶盖,具有保护、加强、支持芯片的功能,为芯片主体提供散热、组装等性能帮助,如果这两者的翘曲度超出公差,会出现芯片因为散热性能低下寿命大幅缩短,或者更严重的会出现芯片出厂就无法使用。

JEITA ED-7306 – 高温下封装翘曲和最大允许翘曲的测量方法。

JEDEC JESD22-B112 –表面贴装集成电路在高温下的封装翘曲测量。

IPC 9641 – 高温印制板平整度指南

三维显微图像相关(DIC)在芯片封装热翘曲应变测量领域的应用.jpg

材料受力(力学应用)

对于新型材料的研究和发展,因为纳米材料的成本太高,不会大批量生产全部尺度的标准样件。采用试件进行试样测试,结合DIC应变测量技术可以进行微尺度试样测量并得到高质量的数据。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸材料拉伸应变测量.jpg

XTDIC-Micro 3D 显微应变测量系统

新拓三维XTDIC-Micro3D显微应变测量系统——学显微镜和DIC数字图像相关技术的结合,可以满足从纳米到毫米级图像的测量需求。

在光学显微镜下材料的原位加载实验中,会产生的离面位移,高放大倍数显微镜,意味着景深很小,产品采用一键式自动精度校正系统,可有效地控制离面位移对实验结果影响。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸材料拉伸应变测量.jpg

系统介绍——配置方案

XTDIC-Micro3D显微应变测量系统通过搭配温箱/冷热台,可实现从低温-190°C~高温600°C的不同温度测试;搭配各类原位试验机,可进行微小尺度材料拉伸、压缩、循环等多性能研究;可引入双频阻尼隔振系统,具有更小的固有频率和更好的隔振性能。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸材料拉伸应变测量.jpg

应用案例-热学应用

微观尺度芯片热应变测量

实验背景:芯片断面不同材质温度变化变形及应变测量;

采用光学体式显微镜,结合双目立体视觉,实现三维全场变形测量;分析芯片断面不同材质微观尺度热应变,与理论分析对比,验证材料可靠性;

三维显微图像相关(DIC)应用于芯片材料热应变测量.jpg

元器件热变形测量

实验背景:研究测试逆变器上面的电子元器件引脚下某材质基底的涨形情况。

实验过程:逆变器模块安装于散热平台,接通电源上电,温度逐渐升高,达到稳定后持续一段时间,再放电。

由此选取某一点进行Z方向位移分析,可看出升温产生膨胀,恒温保持,降温曲线下降。

三维显微图像相关(DIC)应用于芯片材料热应变测量.jpg

芯片热翘曲测试

实验背景:0℃-100℃每间隔25℃不同温度下恒定后测量芯片表面变形翘曲试验。

实验过程:采用光学体式显微镜,结合温控箱等,分析全场变形及翘曲变形,分析变形规律。

三维显微图像相关(DIC)应用于芯片热翘曲测量.jpg

应用案例-力学应用

微观尺度材料拉伸变形研究

实验背景:材料进行拉伸测试研究其力学性能。

实验过程:钢性材质小试样在原位试验台进行拉伸测试,采用XTDIC-Micro3D显微应变测量系统,完成全场位移应变测量以及材料应力应变曲线测量。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸材料热拉伸应变测量.jpg

显微dic应变测量-材料拉伸

微观生物力学骨材料变形测量

实验背景:分析骨骼肌肉等材料在载荷状态下的力学性能。

实验过程:测量生物小腿骨加载过程中表面位移场、应变场的变化,有助于仿真材料的测试,模拟以及加工制造。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸骨科材料应变测量.jpg

微观碳纤维圆棒径向压缩实验

实验背景:研究碳纤维棒在径向加载下的应变和位移变化,碳纤维棒的直径约位5-9mm。

实验过程:采用径向压缩为方式,先用所对应的铝制模具包覆起来,在将其放入合适的夹具中。再由压缩试验机压缩,观测铝材和圆棒的变化。

三维显微图像相关(DIC)应用于微尺寸碳纤维材料压缩应变测量.jpg


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