跌落沖擊載荷作用下焊錫接點(diǎn)的力學(xué)行為研究.pdf

1、焊錫接點(diǎn)是電路板和電子封裝之間傳遞電信號(hào)的媒介，同時(shí)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(lái)，隨著移動(dòng)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(diǎn)在跌落沖擊過(guò)程中的受力和破壞成為移動(dòng)電子設(shè)備可靠性研究的重要課題。對(duì)于焊錫接點(diǎn)跌落沖擊可靠性的研究目前面臨這樣幾個(gè)問(wèn)題，一方面應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)焊錫材料，特別是無(wú)鉛焊錫材料的力學(xué)性能有顯著影響，在分析焊錫接點(diǎn)在跌落沖擊載荷下的力學(xué)行為時(shí)，必須考慮其應(yīng)變率效應(yīng)。同時(shí)，

2、焊錫接點(diǎn)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(jiàn)報(bào)道。另一方面，目前由于缺少能夠描述焊錫接點(diǎn)在高應(yīng)變率下力學(xué)行為的材料模型，線(xiàn)彈性或率無(wú)關(guān)的彈塑性模型被用作跌落沖擊模擬過(guò)程中焊錫接點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確的焊錫接點(diǎn)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(duì)Sn37Pb、Sn3．5Ag以及

3、Sn3．0Ag0．5Cu3種材料的拉伸和壓縮動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)量，得到了不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，討論其應(yīng)變率效應(yīng)。在跌落沖擊載荷下，焊錫接點(diǎn)的失效更多與其拉伸力學(xué)性能有關(guān)，因此本文重點(diǎn)對(duì)它們的抗拉強(qiáng)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(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立3種焊錫材料的率無(wú)關(guān)三線(xiàn)性彈塑性模型和率相關(guān)Johnson-Cook模型，并對(duì)給出的模型進(jìn)行了驗(yàn)證。建立了板級(jí)封裝跌

4、落沖擊問(wèn)題的電路板(PCB)、焊錫接點(diǎn)和器件結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型，研究焊錫接點(diǎn)陣列受力的特點(diǎn)，并討論器件以及PCB板撓曲線(xiàn)對(duì)焊錫接點(diǎn)剝離應(yīng)力的影響。提出了一個(gè)簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并對(duì)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(jí)封裝跌落沖擊模擬，得到焊錫接點(diǎn)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(diǎn)在跌落沖擊中的損傷破壞過(guò)程。本研究成果為跌落沖擊過(guò)程中