CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是SMTO时点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效,以CCGA焊点为例,利用CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型。从而建立了CCGA焊点可靠性分析模型,采用三维有限元方法分析了CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程,在此基础上对CCGA焊点疲劳寿命进行了计算。     

PBGA无铅焊点应力应变数值模拟及寿命预测

本文对焊点材料为Sn3.8Ag0.7Cu的PBGA封装器件进行了3-维有限元数值模拟.以Aand统一粘塑性本构方程描述无铅焊点的粘塑性行为,研究了在温度循环载荷下焊点阵列等效应力和塑性应变的分布规律,找出了实体模型中最大应力和应变的焊点位置;分析了最大应变焊点的等效应力周期性变化和等效塑性应变累积的动特性曲线;基于Manson-Coffin焊点疲劳寿命模型,对关键焊点进行了寿命预测,疲劳寿命值为3.851×103循环周期.     

热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析

以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。     

航天电连接器环境综合应力加速寿命试验与统计分析

在环境应力作用下，航天电连接器的主要失效形式为接触失效，影响航天电连接器接触寿命的主要是环境温度和振动应力.失效物理分析结果表明，在环境温度和振动应力的综合作用下，航天电连接器的失效物理方程为广义Eyring模型.按照航天电连接器的系统可靠性模型，利用极值分布理论推导出航天电连接器的寿命服从两参数的Weibull分布.根据基于均匀正交试验理论设计的综合应力加速寿命试验方案，通过对试验数据的统计分析，求得了Y11X系列航天电连接器在环境温度和振动应力综合作用下的可靠性指标.     

超高强钢焊点的S-N对数正态分布

为了研究超高强钢焊点的疲劳性能,以22Mn B5点焊结构为研究对象,采用中频伺服点焊设备对2 mm厚试件进行了焊接.利用高频疲劳试验机、激光补焊设备和光学显微镜,研究了不同焊接工艺参数下试件的S-N曲线.结果表明,焊接时间与电流参数会对高应力等级焊点的疲劳寿命产生明显影响,而其对低应力区焊点的疲劳寿命影响较小.合理的工艺参数可以有效提高焊点的疲劳寿命.利用激光工艺对焊点的微小圆周薄弱区进行补焊后,可以有效增强焊点的结构强度.     

镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为

研究了锻造镍基高温合金在500—800℃温度范围内的循环应力响应和疲劳寿命行为．结果表明，在各种温度和较高应变幅下，合金均呈现循环硬化；在相同应变范围下，合金的疲劳寿命随着试验温度的升高而降低．此外，利用扫描电子显微镜对疲劳试样的断口进行了分析．     

塑封球栅阵列焊点在温度循环下可靠性数值模拟

根据实际封装器件建立了三维有限元分析模型,模拟了PBGA焊点在温度循环载荷下的蠕变应变,比较了95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu和63Sn-37Pb两种焊料形成的焊点在温度循环下的蠕变情况,预测了焊点在温度循环下的疲劳寿命,评价了两种焊点在温度循环条件下的可靠性.结果表明,两种焊点相比较,63Sn-37Pb焊点在循环中的蠕变现象更为显著,95.5Sn-3.8Ag- 0.7Cu焊点的疲劳寿命更长,可靠性更高.     

QFP器件激光软钎焊温度场的建模与仿真

为了解决不同工艺参数组合下激光焊接 QFP器件后其器件的温度场分布问题,选取激光焊接有效功率、时间和光斑面积3个工艺参数,采用有限元软件 ANSYS,对特定 QFP 器件激光软钎焊温度场的分布进行模拟。仿真结果表明：激光焊接有效功率、光斑面积与焊点处的最高温度几乎为线性关系,焊接时间与焊点处的最高温度为正相关关系,且切线斜率逐渐减小;当焊接有效功率为1-4 W,焊接时间为1-2 s,光斑面积为0.03-0.11 mm2,封装体、印制板、焊点温度最高分别可达240、350、510℃。仿真结果为激光软钎焊工艺参数的预选提供参考,并为相关产品激光软钎焊的综合参数优化打下基础。     

预应变亚稳态奥氏体不锈钢（S30408）深冷低周疲劳性能

为了研究冷成形和温成形对深冷容器低周疲劳性能的影响,通过液氮温度（77 K）下的拉伸试验和低周疲劳试验,分析预应变（0和0.35）和预应变温度（293 K和363 K）对亚稳态奥氏体不锈钢（S30408）深冷低周疲劳性能的影响机制. 0.35预应变使试样内部位错密度增加和产生强化相体心立方马氏体,与母材试样相比,293 K预应变试样初始循环应力幅增大,疲劳辉纹宽度减小,深冷低周疲劳寿命增加显著. 随着预应变温度由293 K升高到363 K,奥氏体相稳定性增加,马氏体相变受到抑制,初始循环应力幅减小,疲劳辉纹宽度增大,预应变对深冷低周疲劳寿命的增益作用减弱. 总体来看,0.35预应变对S30408深冷低周疲劳性能有明显增益作用,但增益程度受预应变温度的限制.     

功率循环下CSP封装结构焊点的寿命预测分析

采用非线性有限元方法，分析了CSP封装形式的焊点在给定功率循环下的应力应变．单一内变量的统一粘塑性Anand本构方程，描述了63Sn37Pb焊料的粘塑性变形行为．考虑封装体内温度梯度的存在，更加真实地模拟芯片实际发热机制，采用间接法将CSP功率循环模拟方法具体分为瞬态热分析和热应力分析两个阶段．热分析得到的温度场分布结果作为热应力分析的栽荷．通过基于以能量为基础的疲劳寿命预测公式预测焊点的失效循环数．对1／8CSP模型作寿命预测，并和简化模型作比较分析．结果表明，两者焊球温度分布和等效应力基本一致，焊球失效循环数相差不起过5％．     

SnZnPr-xAu无铅钎料性能与组织

研究了微量纳米Au颗粒对SnZnPr无铅钎料性能与组织的影响。研究结果表明,微量的纳米Au颗粒可以显著改善SnZnPr钎料的润湿性和焊点力学性能,通过优化设计证明纳米Au颗粒的最佳添加量为0.1%,但添加纳米Au颗粒过量时,钎料的润湿性明显下降,焊点的力学性能基本不变。对SnZnPr和SnZnPr-0.1Au钎料组织研究发现0.1%纳米Au颗粒可以显著细化基体组织,特别是减小富Zn相的尺寸,通过纳米压痕实验证明0.1%纳米颗粒可以显著提高SnZnPr钎料的抗蠕变性能,热循环实验证明0.1%纳米Au颗粒可以将QFP100器件SnZnPr焊点热疲劳寿命提高12.3%,主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用。     

CSP焊点焊后残余应力分析与预测

该文建立了芯片尺寸封装(CSP)焊点有限元分析模型并对其进行了再流焊焊后残余应力应变分析.以焊点直径、焊点高度、焊盘直径和焊点间距为输入参数,焊后残余应力为输出参数进行了灵敏度分析.选取灵敏度分析结果中对残余应力影响显著的因子作为输入,建立了带动量项神经网络预测模型,对CSP焊点焊后残余应力进行了预测.结果表明,置信度...     

混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料的热疲劳

为了解决混合集成电路中环境温度变化引发的焊点可靠性问题,开发了具有高可靠性的新型钎料来满足微型化和高密度化的混合集成电路的焊接需要。对新研发的Pb-Sn-Sb-Ag四元合金钎料进行了DSC熔点测试,热电偶测试了回流焊的温度曲线,对焊点显微组织进行了相分析,并参照IPC-9701A测试方法进行了热循环实验,结果发现热循环前后钎料的显微组织和力学性能发生了明显的变化。研究表明：钎料合金液相点在245益;回流焊峰值温度为267益;显微组织中主要有Pb、Sb2 Sn3和Ag3 Sn三种相;热失配产生的剪切应力导致了微裂纹产生,温度交变使裂纹持续扩展,最终导致焊点出现了整体剥离的断裂失效模式;金属间化合物厚度和剪切强度呈现逐渐递减的近似线性关系;对比已应用的钎料,新研制的Pb-Sn-Sb-Ag钎料显微组织均匀,在-40~150益热循环条件下表现出高的可靠性。     

PBGA封装回流焊翘曲变形仿真与验证

回流焊温变过程中,由于不同材料热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion,CTE）的不匹配,塑料焊球阵列（plastic ball grid array,PBGA）封装会发生翘曲变形现象。本文采用有限元法对PBGA封装的翘曲变形及应力应变进行仿真分析,并用阴影云纹法对翘曲变形的模拟分析结果进行测试验证。结果表明：PBGA封装翘曲值的模拟值与实测值非常接近,分别为35.9 μm和36 μm;模拟回流焊过程中,翘曲值的模拟值与实测值的变化趋势具有一致性。回流焊过程中,PBGA封装的热应力应变最大值都在基板靠近粘接层的位置,该位置是PBGA封装出现热可靠性问题的最大风险点。PBGA封装边角处的翘曲量最大,因而边角处的焊点也最容易出现开路、虚焊等装联缺陷。     

CCGA焊点热疲劳寿命统计分析与评价优化

通过对 CCGA焊点形态参数与热疲劳寿命进行正交回归分析 ,得出了 CCGA焊点形态主要参数与热疲劳寿命之间的关系表达式。利用得到的焊点形态参数与热疲劳寿命的关系表达式 ,采用优化程序对基于焊点热可靠性的焊点形态进行了评价优化 ,得到了优化后的焊点形态参数。