表面貼裝結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)的熱疲勞性能及機(jī)械疲勞性能研究.pdf

1、在電子產(chǎn)品的表面貼裝結(jié)構(gòu)中，一個(gè)焊點(diǎn)的破壞往往會(huì)造成整個(gè)器件的失效。因此，如何提高和控制焊點(diǎn)的使用壽命一直是電子產(chǎn)品表面貼裝技術(shù)中的關(guān)鍵問題之一。焊點(diǎn)的熱疲勞破壞和機(jī)械疲勞破壞是電子電路中的焊點(diǎn)發(fā)生失效的主要形式，其中焊點(diǎn)熱疲勞破壞所占的比例最大。另外，電子產(chǎn)品的無鉛化也給焊點(diǎn)的疲勞壽命研究帶來了新的挑戰(zhàn)。由此，本論文針對表面貼裝結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)的熱疲勞性能和機(jī)械疲勞性能展開研究，研究焊點(diǎn)的熱疲勞裂紋萌生及擴(kuò)展規(guī)律，預(yù)測和評(píng)價(jià)焊點(diǎn)熱疲勞壽命的方

2、法，并對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的機(jī)械疲勞性能展開初步研究。 本文首先對表面貼裝結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)的回流焊過程展開研究，并在此基礎(chǔ)上研究了焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的熱疲勞性能，其中主要研究了焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)在熱疲勞過程中電阻值及熱疲勞裂紋的變化。研究結(jié)果表明，焊點(diǎn)在熱疲勞過程中存在著三個(gè)典型的熱疲勞裂紋萌生位置，其中，熱疲勞裂紋主要在位置1處萌生，這與該處附近區(qū)域所產(chǎn)生的等效非彈性應(yīng)變的數(shù)值相對應(yīng)。并且存在著兩種熱疲勞裂紋擴(kuò)展方式及失效模式。焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電阻值在熱疲勞過程中隨著裂

3、紋的萌生及擴(kuò)展持續(xù)增大。另外，對影響焊點(diǎn)熱疲勞性能的因素研究表明：大焊盤焊點(diǎn)的熱疲勞壽命要長于小焊盤焊點(diǎn)；回流焊溫度較高時(shí)，焊點(diǎn)的熱疲勞壽命較短；無鉛釬料焊點(diǎn)具有與錫鉛釬料焊點(diǎn)不同的熱疲勞性能特點(diǎn)。 論文工作中還采用有限元方法分析了焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)在熱疲勞過程中的非彈性應(yīng)變分布，進(jìn)而采用Coffin-Manson方法預(yù)測了焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的熱疲勞壽命。研究結(jié)果表明：該方法獲得的熱疲勞壽命值與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。另外，采用有限元方法預(yù)測焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)熱疲

4、勞壽命的方法進(jìn)行研究，還獲得了焊點(diǎn)形狀對其熱疲勞壽命的影響結(jié)果。 此外，本論文還采用SEM實(shí)時(shí)觀測及電阻值測量的方法對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的機(jī)械疲勞性能展開了初步研究。研究結(jié)果表明，焊點(diǎn)在機(jī)械疲勞載荷的作用下，裂紋首先在釬料與貼片電阻的接觸界面處，貼片電阻的下角部產(chǎn)生，然后逐漸向釬料內(nèi)部擴(kuò)展，裂紋長度逐漸增大。在此過程中，焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的電阻值持續(xù)增大。隨著疲勞載荷的減小，焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命逐漸增大；另外，焊盤的伸出長度較大時(shí)，有利于提高焊點(diǎn)的疲