剪切拉力下無鉛焊點(diǎn)蠕變損傷的尺寸效應(yīng)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(diǎn)自身的尺寸及焊點(diǎn)間距越來越微小，由此引發(fā)的焊點(diǎn)可靠性尺寸效應(yīng)也備受關(guān)注。蠕變損傷是引起無鉛焊點(diǎn)失效的一個(gè)重要因素，因此研究焊點(diǎn)蠕變損傷的尺寸效應(yīng)具有重要意義。本文以單個(gè)矩形無鉛焊點(diǎn)為研究對象，采用理論、實(shí)驗(yàn)以及仿真相結(jié)合的方法對剪切拉力作用下焊點(diǎn)蠕變損傷的尺寸效應(yīng)進(jìn)行了研究。以損傷力學(xué)和金屬導(dǎo)電理論為基礎(chǔ)，建立基于等效裂紋擴(kuò)展的焊點(diǎn)損傷模型，推導(dǎo)出電阻應(yīng)變與蠕變損傷之間的關(guān)系。結(jié)合電阻應(yīng)變的

2、定義及裂紋擴(kuò)展速率公式進(jìn)行推導(dǎo)，得到剪切蠕變條件下焊點(diǎn)電阻應(yīng)變與其幾何尺寸的關(guān)系式。鑒于電測試法能夠在線測量且快捷廉價(jià)，本文實(shí)驗(yàn)部分采用電阻應(yīng)變作為表征焊點(diǎn)蠕變損傷的有效參量。利用實(shí)驗(yàn)組自主開發(fā)的四探針焊點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行電阻應(yīng)變的測量，從電阻應(yīng)變的角度反映焊點(diǎn)蠕變損傷的尺寸效應(yīng)。對不同尺寸焊點(diǎn)進(jìn)行相同剪切拉力下的電阻應(yīng)變測試，采用Origin軟件對測試結(jié)果進(jìn)行擬合分

3、析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，厚度為0.23mm、截面積為1.00mm2的矩形焊點(diǎn)在剪切拉力作用下電阻應(yīng)變較小，說明該尺寸下焊點(diǎn)蠕變損傷較小，可靠性較高。另一方面，運(yùn)用有限元仿真軟件ANSYS模擬承受剪切拉力作用的無鉛焊點(diǎn)，對焊點(diǎn)剪切蠕變過程中的應(yīng)力、應(yīng)變分布進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:相同剪切拉力作用下，焊點(diǎn)厚度為0.23mm、截面積為1.00mm2時(shí)臨界損傷的Mises等效應(yīng)力、Mises等效蠕變均較小，表明蠕變損傷較小。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，故可認(rèn)為