跌落沖擊載荷作用下焊錫接點的力學(xué)行為研究.pdf

1、焊錫接點是電路板和電子封裝之間傳遞電信號的媒介，同時還起到機(jī)械連接和支撐的作用，其破壞將直接導(dǎo)致電子產(chǎn)品失效。近年來，隨著移動電子設(shè)備，如手機(jī)、筆記本電腦等的廣泛使用，研究焊錫接點在跌落沖擊過程中的受力和破壞成為移動電子設(shè)備可靠性研究的重要課題。對于焊錫接點跌落沖擊可靠性的研究目前面臨這樣幾個問題，一方面應(yīng)變率效應(yīng)對焊錫材料，特別是無鉛焊錫材料的力學(xué)性能有顯著影響，在分析焊錫接點在跌落沖擊載荷下的力學(xué)行為時，必須考慮其應(yīng)變率效應(yīng)。同時，

2、焊錫接點的失效更多的與其拉伸力學(xué)性能有關(guān)，但相關(guān)研究工作卻鮮見報道。另一方面，目前由于缺少能夠描述焊錫接點在高應(yīng)變率下力學(xué)行為的材料模型，線彈性或率無關(guān)的彈塑性模型被用作跌落沖擊模擬過程中焊錫接點的材料模型。由于這些材料模型完全忽略了應(yīng)變率效應(yīng)，會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的焊錫接點應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果。因此，建立考慮高應(yīng)變率效應(yīng)的焊錫材料的本構(gòu)模型十分必要。 本文采用分離式霍普金森拉壓桿技術(shù)(SHPB/SHTB)分別對Sn37Pb、Sn3．5Ag以及

3、Sn3．0Ag0．5Cu3種材料的拉伸和壓縮動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了測量，得到了不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，討論其應(yīng)變率效應(yīng)。在跌落沖擊載荷下，焊錫接點的失效更多與其拉伸力學(xué)性能有關(guān)，因此本文重點對它們的抗拉強度、韌性等力學(xué)性能進(jìn)行了討論。根據(jù)得到的Sn37Pb，Sn3．5Ag和Sn3．0Ag0．5Cu焊料的動靜態(tài)實驗數(shù)據(jù)，建立3種焊錫材料的率無關(guān)三線性彈塑性模型和率相關(guān)Johnson-Cook模型，并對給出的模型進(jìn)行了驗證。建立了板級封裝跌

4、落沖擊問題的電路板(PCB)、焊錫接點和器件結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，研究焊錫接點陣列受力的特點，并討論器件以及PCB板撓曲線對焊錫接點剝離應(yīng)力的影響。提出了一個簡化計算方法，并對該方法的合理性進(jìn)行了初步討論。將得到的材料本構(gòu)模型應(yīng)用于板級封裝跌落沖擊模擬，得到焊錫接點的應(yīng)變率、考慮應(yīng)變率效應(yīng)的剝離應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變，并與不考慮應(yīng)變率效應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行了比較。采用粘性區(qū)模型(CZM)模擬了焊錫接點在跌落沖擊中的損傷破壞過程。本研究成果為跌落沖擊過程中