熱載荷下無鉛焊點(diǎn)的溫度電阻應(yīng)變特性與應(yīng)力應(yīng)變模擬.pdf

1、電子器件在服役條件下，由于器件內(nèi)部功率損耗和外部環(huán)境溫度的周期性變化，以及不同材料間的熱膨脹失配，在焊點(diǎn)內(nèi)產(chǎn)生周期性的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)，導(dǎo)致焊點(diǎn)高應(yīng)力應(yīng)變區(qū)的破壞以及整個(gè)器件的失效。因此，研究焊點(diǎn)材料在熱載荷下的力學(xué)性能及其熱循環(huán)可靠性至關(guān)重要。 本文采用微電阻測量的手段，研究在熱載荷條件下Sn3.5Ag焊點(diǎn)熱可靠性評估的電測方法，并進(jìn)行有限元仿真。對熱載荷下無鉛焊點(diǎn)的失效機(jī)制進(jìn)行綜合分析，建立焊點(diǎn)損傷與電阻的簡單關(guān)系模型，為本文研

2、究奠定理論基礎(chǔ)。利用焊點(diǎn)特性-電阻測試系統(tǒng)，對單個(gè)無鉛焊點(diǎn)分別進(jìn)行高溫蠕變、熱循環(huán)疲勞實(shí)驗(yàn)，研究并在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過程中發(fā)現(xiàn)在熱循環(huán)條件下電阻應(yīng)變和溫度存在遲滯回線，并對回線特性進(jìn)行了討論，結(jié)果表明：塑性電阻應(yīng)變是引起遲滯回線的主要原因；穩(wěn)定期內(nèi)一個(gè)循環(huán)的最大塑性電阻應(yīng)變量是1.58*10-3，電阻應(yīng)變滯后于溫度變化18.31s；高溫回線變化較低溫更明顯，二者相差3.675*10-3，反映了高溫下焊點(diǎn)內(nèi)部損傷程度更快，更劇烈；隨著循環(huán)次

3、數(shù)的增多，回線從不穩(wěn)定趨向穩(wěn)定最后趨向不閉合，并且回線斜率降低。 利用有限元軟件ANSYS模擬仿真了熱循環(huán)條件下單個(gè)焊點(diǎn)模型和多焊點(diǎn)模型的應(yīng)力應(yīng)變特性，結(jié)果表明：焊點(diǎn)的最大應(yīng)力出現(xiàn)在焊點(diǎn)與下基板的接觸面，而最小應(yīng)力則出現(xiàn)在焊點(diǎn)的中間位置，反映焊點(diǎn)與基板的連接處是焊點(diǎn)的高應(yīng)力區(qū)，較為脆弱，易出現(xiàn)裂紋；焊點(diǎn)的剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)變隨著溫度循環(huán)載荷的加載也呈現(xiàn)出周期性變化，并隨著循環(huán)次數(shù)的增加有所增大，反映了隨著循環(huán)次數(shù)的增加，焊點(diǎn)內(nèi)部的