剪切拉力下無鉛焊點蠕變損傷的尺寸效應研究.pdf

1、隨著電子器件不斷向輕薄小型化方向發(fā)展，無鉛焊點自身的尺寸及焊點間距越來越微小，由此引發(fā)的焊點可靠性尺寸效應也備受關注。蠕變損傷是引起無鉛焊點失效的一個重要因素，因此研究焊點蠕變損傷的尺寸效應具有重要意義。本文以單個矩形無鉛焊點為研究對象，采用理論、實驗以及仿真相結合的方法對剪切拉力作用下焊點蠕變損傷的尺寸效應進行了研究。以損傷力學和金屬導電理論為基礎，建立基于等效裂紋擴展的焊點損傷模型，推導出電阻應變與蠕變損傷之間的關系。結合電阻應變的

2、定義及裂紋擴展速率公式進行推導，得到剪切蠕變條件下焊點電阻應變與其幾何尺寸的關系式。鑒于電測試法能夠在線測量且快捷廉價，本文實驗部分采用電阻應變作為表征焊點蠕變損傷的有效參量。利用實驗組自主開發(fā)的四探針焊點特性測試儀，對一系列由Sn3.0Ag0.5Cu焊料制作的不同厚度、截面積匹配的焊點進行電阻應變的測量，從電阻應變的角度反映焊點蠕變損傷的尺寸效應。對不同尺寸焊點進行相同剪切拉力下的電阻應變測試，采用Origin軟件對測試結果進行擬合分

3、析，實驗結果表明，厚度為0.23mm、截面積為1.00mm2的矩形焊點在剪切拉力作用下電阻應變較小，說明該尺寸下焊點蠕變損傷較小，可靠性較高。另一方面，運用有限元仿真軟件ANSYS模擬承受剪切拉力作用的無鉛焊點，對焊點剪切蠕變過程中的應力、應變分布進行了分析。結果表明:相同剪切拉力作用下，焊點厚度為0.23mm、截面積為1.00mm2時臨界損傷的Mises等效應力、Mises等效蠕變均較小，表明蠕變損傷較小。仿真與實驗結果吻合，故可認為