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稀有金属材料与工程 2013年第9期42卷 1874-1878页

作者：林健雷永平吴中伟杨硕北京工业大学北京100124

采用实验测试与数值模拟相结合的方法对锡铅钎料和无铅钎料SAC305板级焊点分别在热疲劳和机械疲劳载荷作用下的破坏规律进行比较研究。结果表明:相对于传统锡铅钎料而言,常用无铅钎料(SAC305)焊点结构具有较为优异的抗热疲劳性能,然而... 详细信息

采用实验测试与数值模拟相结合的方法对锡铅钎料和无铅钎料SAC305板级焊点分别在热疲劳和机械疲劳载荷作用下的破坏规律进行比较研究。结果表明:相对于传统锡铅钎料而言,常用无铅钎料(SAC305)焊点结构具有较为优异的抗热疲劳性能,然而其抗机械疲劳性能相对较差。由此,采用有限元方法分析了两种钎料焊点结构在热疲劳和机械疲劳过程中的塑性应变和蠕变应变演变过程,以探讨表面贴装板级焊点结构热疲劳和机械疲劳破坏过程的本质区别。

关键词：表面贴装结构板级焊点热疲劳机械疲劳非弹性应变

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多物理场载荷下电子封装板级焊点仿真研究

多物理场载荷下电子封装板级焊点仿真研究

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作者：焦鸿浩哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着电子产业的迅速发展,人们进入信息化时代,电子信息技术在国防、交通、医疗等产业中扮演着越来越重要的角色。人们追求电子设备向更小,更轻,更薄的方向发展,电子封装技术的进步对电子产品的发展功不可没。板级互连焊点的尺寸也随产... 详细信息

随着电子产业的迅速发展,人们进入信息化时代,电子信息技术在国防、交通、医疗等产业中扮演着越来越重要的角色。人们追求电子设备向更小,更轻,更薄的方向发展,电子封装技术的进步对电子产品的发展功不可没。板级互连焊点的尺寸也随产品小型化急剧减小,在实际服役过程中往往经历着热、力、电载荷的共同作用,这必然导致对电子产品可靠性的要求越来越高。因此,本文采用振动实验和有限元模拟相结合的方法,对热-力耦合、热-力-电耦合作用下,PCB板和互连焊点的响应特征进行表征,研究了耦合条件下板级焊点的失效模式和失效寿命。在热-力耦合试验中,研究了不同温度(25°C,65°C,105°C)振动载荷下板级焊点的可靠性。当测试板受到激振频率为25°C一阶固有频率的定频振动时,随着温度升高,PCB板一阶固有频率下降,由于固有频率在高温下发生偏移,削弱了共振效应,导致PCB变形减小,PCB板载荷强度降低以及焊点应力水平的下降。当振动频率分别设定为不同温度下的PCB板一阶固有频率时,即各温度均发生共振,随着温度的升高,PCB板变形增大,PCB板载荷强度增大而焊点应力减小,焊点塑性应变增大,焊点通过变形缓解焊点应力。温度主导焊点裂纹扩展路径,温度升高,提高了焊点的塑性变形能力,促进了焊点通过体焊料的变形来缓解焊点的界面应力,裂纹位置随着高应力区域的变化发生改变,裂纹从界面IMC/Cu层迁移到体钎料处,裂纹更可能从脆性断裂变为韧性断裂,并且焊点的寿命得到改善。通过数值模拟中的焊点应力和实验中的寿命数据拟合出焊点寿命曲线,结果显示,温度升高,焊点应力水平降低,焊点寿命提高。在热-力-电耦合试验中,研究了电流的施加对不同温度(25°C,65°C,105°C)振动载荷下板级焊点可靠性的影响。施加电流后,通电位置局部温度较高,PCB板边缘位置温度较低,PCB板温度分布不均匀。与热-力耦合条件相比,PCB板温度的变化降低了PCB板的一阶固有频率,PCB板的应变峰值下降,载荷强度降低导致焊点应力水平降低。同时,通电后焊点温度进一步升高,塑性性能进一步改善,裂纹位置主要为体钎料裂纹和界面-体钎料混合裂纹。因此,PCB板应变降低和焊点塑性性能提高均使焊点寿命提高。进一步加大电流强度,提高电流密度,焊点在更高温度下服役,PCB板载荷强度降低,焊点塑性性能较好,焊点未发生断裂。当环境温度急剧下降时,PCB板应变增大,振动载荷强度提高,同时焊点塑性应变短时间内急剧增大,易产生裂纹,导致焊点立刻失效。

关键词：数值模拟热-力耦合热-力-电耦合板级焊点失效特征

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振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测

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电子元件与材料 2016年第6期35卷 98-102页

作者：谢小娟广东省特种设备检测研究院珠海检测院广东珠海519000

基于内聚力模型,提出一种用于振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测的介观尺度模型。将单调载荷与振动周期载荷相结合,建立焊点累积损伤参数来表征焊点的剩余疲劳寿命,利用焊点损伤累积率来表征焊点损伤演化规律。以Sn3.0Ag0.5... 详细信息

基于内聚力模型,提出一种用于振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测的介观尺度模型。将单调载荷与振动周期载荷相结合,建立焊点累积损伤参数来表征焊点的剩余疲劳寿命,利用焊点损伤累积率来表征焊点损伤演化规律。以Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)细间距无铅焊点为例分析了模型参数确定方法,并通过振幅为5 mm与10 mm的定频振动试验对模型的预测精度进行了验证,寿命预测结果误差小于10%。由于模型参数为焊点钎料累积塑性应变的固有函数,与焊点尺寸与几何形态无关,通过小样本试验,数据一经确定即可应用于同种钎料不同尺寸焊点在不同振动等级下的疲劳寿命预测,节约了时间与试验成本,该模型能为特种设备中的电子组件提供一种评估板级焊点疲劳寿命的简洁、实用方法。

关键词：振动载荷内聚力模型累积损伤参数板级焊点累积塑性应变寿命预测

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