熱載荷下無鉛焊點的溫度電阻應變特性與應力應變模擬.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，在焊點內(nèi)產(chǎn)生周期性的應力應變循環(huán)，導致焊點高應力應變區(qū)的破壞以及整個器件的失效。因此，研究焊點材料在熱載荷下的力學性能及其熱循環(huán)可靠性至關重要。 本文采用微電阻測量的手段，研究在熱載荷條件下Sn3.5Ag焊點熱可靠性評估的電測方法，并進行有限元仿真。對熱載荷下無鉛焊點的失效機制進行綜合分析，建立焊點損傷與電阻的簡單關系模型，為本文研

2、究奠定理論基礎。利用焊點特性-電阻測試系統(tǒng)，對單個無鉛焊點分別進行高溫蠕變、熱循環(huán)疲勞實驗，研究并在實驗數(shù)據(jù)的處理過程中發(fā)現(xiàn)在熱循環(huán)條件下電阻應變和溫度存在遲滯回線，并對回線特性進行了討論，結果表明：塑性電阻應變是引起遲滯回線的主要原因；穩(wěn)定期內(nèi)一個循環(huán)的最大塑性電阻應變量是1.58*10-3，電阻應變滯后于溫度變化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)條件下單個焊點模型和多焊點模型的應力應變特性，結果表明：焊點的最大應力出現(xiàn)在焊點與下基板的接觸面，而最小應力則出現(xiàn)在焊點的中間位置，反映焊點與基板的連接處是焊點的高應力區(qū)，較為脆弱，易出現(xiàn)裂紋；焊點的剪切應力和剪切應變隨著溫度循環(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，焊點內(nèi)部的