膠接接頭動態(tài)應力分布的數(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到的QFP電子封裝受載膠接接頭為主要的研究對象，以優(yōu)化膠接接頭應力分布、提高膠接接頭的強度為目標，對在動載荷和溫度載荷作用下的上述膠接接頭的應力響應及其影響因素進行了研究，得出了如下主要結論： 1）在塑性模型的基礎上，用APDL高級語言編制循環(huán)程序，研究了加載速率對單搭接接頭應力分布的影響。計算結果表明：終止載荷一定時，加載速率對接頭應力分布有一定的影響：當加載速率比較大時，SEQV等效

2、應力峰值較?。环粗?，當加載速率比較小時，SEQV等效應力峰值較大。實際應用過程中，膠接接頭承受不同加載速率載荷的可能性很高，這對了解實際應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上，首次研究了沖擊載荷對膠接接頭應力分布的影響。計算結果表明：加載速率為3m/s至7m/s時，膠層中最高應力所在點的SEQV等效應力從101MPa提高到156MPa，當沖擊載荷作用到上部被粘物的一瞬間，膠層中的最大應力即超過了膠粘劑的強

3、度極限，膠層可能被迅速撕裂而導致接頭分離；當加載速率為0.3m/s至0.7m/s時，隨著速率的增大，膠層中最高應力所在點的SEQV等效應力從20.2MPa提高到55.6MPa，膠層中發(fā)生了彈塑性變形，在撞擊結束后，膠層中最大應力又快速下降，且發(fā)生粘彈性響應；在沖擊載荷的作用下，應力波首先從接觸點處開始傳播，當脫離接觸后，應力波向后部傳播并迅速減小，即膠粘劑本體的卸載擾動（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單搭接接頭應力分布的影響，計算結果表明：隨著吸濕程度的增大，膠粘劑的屈服強度下降很快；膠層中的應力由膠瘤承載逐漸轉變?yōu)榇罱訁^(qū)中央的膠層承載，膠瘤的作用越來越弱化；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模型，研究了不同裂紋長度對單搭接接頭應力分布的影響，計算結果表明：隨裂紋長度的增加，裂紋尖端SEQV等效應力逐漸增大，并且裂紋尖端的

5、應力遠大于搭接區(qū)中央的膠層應力，由此可知高值的裂紋尖端應力為裂紋在膠層中的擴展提供了驅動力；研究了I型和II型斷裂因子同初始裂紋長度及外載荷大小的關系，結果表明：隨裂紋長度的增加，I型和II型斷裂因子呈逐漸增大的趨勢；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。 5）在黏塑性模型的基礎上，用APDL高級語言編制的循環(huán)程序，用數(shù)值模擬的方法研究了溫度加載率、保溫時間以及循環(huán)次數(shù)這三個因素對廣泛應用的焊料63Sn37Pb

6、溫度循環(huán)下QFP焊點界面應力的影響。計算結果表明：溫度加載率對63Sn37Pb焊點界面應力的影響非常大：溫度加載率越大，應力峰值越高；保溫時間對63Sn37Pb焊點界面應力也有一定影響，時間越長，應力峰值越大；循環(huán)次數(shù)對63Sn37Pb焊點界面應力也有影響，但在循環(huán)10次后這種影響開始減弱。 6）在多線性隨動強化模型的基礎上，用APDL高級語言編制的循環(huán)程序，首次研究了溫度載荷作用下的QFP微電子封裝結構中不同種常用封裝膠粘劑形