膠接接頭動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布的數(shù)值分析.pdf

1、本文采用數(shù)值模擬的方法，以單搭接接頭及常見(jiàn)到的QFP電子封裝受載膠接接頭為主要的研究對(duì)象，以優(yōu)化膠接接頭應(yīng)力分布、提高膠接接頭的強(qiáng)度為目標(biāo)，對(duì)在動(dòng)載荷和溫度載荷作用下的上述膠接接頭的應(yīng)力響應(yīng)及其影響因素進(jìn)行了研究，得出了如下主要結(jié)論： 1）在塑性模型的基礎(chǔ)上，用APDL高級(jí)語(yǔ)言編制循環(huán)程序，研究了加載速率對(duì)單搭接接頭應(yīng)力分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明：終止載荷一定時(shí)，加載速率對(duì)接頭應(yīng)力分布有一定的影響：當(dāng)加載速率比較大時(shí)，SEQV等效

2、應(yīng)力峰值較??；反之，當(dāng)加載速率比較小時(shí)，SEQV等效應(yīng)力峰值較大。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，膠接接頭承受不同加載速率載荷的可能性很高，這對(duì)了解實(shí)際應(yīng)用中的膠接接頭的承載有著重要意義。 2）在彈塑性模型的基礎(chǔ)上，首次研究了沖擊載荷對(duì)膠接接頭應(yīng)力分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明：加載速率為3m/s至7m/s時(shí)，膠層中最高應(yīng)力所在點(diǎn)的SEQV等效應(yīng)力從101MPa提高到156MPa，當(dāng)沖擊載荷作用到上部被粘物的一瞬間，膠層中的最大應(yīng)力即超過(guò)了膠粘劑的強(qiáng)

3、度極限，膠層可能被迅速撕裂而導(dǎo)致接頭分離；當(dāng)加載速率為0.3m/s至0.7m/s時(shí)，隨著速率的增大，膠層中最高應(yīng)力所在點(diǎn)的SEQV等效應(yīng)力從20.2MPa提高到55.6MPa，膠層中發(fā)生了彈塑性變形，在撞擊結(jié)束后，膠層中最大應(yīng)力又快速下降，且發(fā)生粘彈性響應(yīng)；在沖擊載荷的作用下，應(yīng)力波首先從接觸點(diǎn)處開(kāi)始傳播，當(dāng)脫離接觸后，應(yīng)力波向后部傳播并迅速減小，即膠粘劑本體的卸載擾動(dòng)（如彈性作用）產(chǎn)生了反向加載波，與外載波的作用相互抵消。 3

4、）用數(shù)值模擬的方法研究了膠層不同程度的吸濕對(duì)單搭接接頭應(yīng)力分布的影響，計(jì)算結(jié)果表明：隨著吸濕程度的增大，膠粘劑的屈服強(qiáng)度下降很快；膠層中的應(yīng)力由膠瘤承載逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇罱訁^(qū)中央的膠層承載，膠瘤的作用越來(lái)越弱化；在相同承載條件下，隨著膠層吸濕程度的增加，接頭的承載能力下降。 4）建立了單搭接接頭的斷裂力學(xué)模型，研究了不同裂紋長(zhǎng)度對(duì)單搭接接頭應(yīng)力分布的影響，計(jì)算結(jié)果表明：隨裂紋長(zhǎng)度的增加，裂紋尖端SEQV等效應(yīng)力逐漸增大，并且裂紋尖端的

5、應(yīng)力遠(yuǎn)大于搭接區(qū)中央的膠層應(yīng)力，由此可知高值的裂紋尖端應(yīng)力為裂紋在膠層中的擴(kuò)展提供了驅(qū)動(dòng)力；研究了I型和II型斷裂因子同初始裂紋長(zhǎng)度及外載荷大小的關(guān)系，結(jié)果表明：隨裂紋長(zhǎng)度的增加，I型和II型斷裂因子呈逐漸增大的趨勢(shì)；隨外載荷的增大，I型和II型斷裂因子也呈逐漸增大的趨勢(shì)。 5）在黏塑性模型的基礎(chǔ)上，用APDL高級(jí)語(yǔ)言編制的循環(huán)程序，用數(shù)值模擬的方法研究了溫度加載率、保溫時(shí)間以及循環(huán)次數(shù)這三個(gè)因素對(duì)廣泛應(yīng)用的焊料63Sn37Pb

6、溫度循環(huán)下QFP焊點(diǎn)界面應(yīng)力的影響。計(jì)算結(jié)果表明：溫度加載率對(duì)63Sn37Pb焊點(diǎn)界面應(yīng)力的影響非常大：溫度加載率越大，應(yīng)力峰值越高；保溫時(shí)間對(duì)63Sn37Pb焊點(diǎn)界面應(yīng)力也有一定影響，時(shí)間越長(zhǎng)，應(yīng)力峰值越大；循環(huán)次數(shù)對(duì)63Sn37Pb焊點(diǎn)界面應(yīng)力也有影響，但在循環(huán)10次后這種影響開(kāi)始減弱。 6）在多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型的基礎(chǔ)上，用APDL高級(jí)語(yǔ)言編制的循環(huán)程序，首次研究了溫度載荷作用下的QFP微電子封裝結(jié)構(gòu)中不同種常用封裝膠粘劑形