焊點可靠性研究word版-文庫吧資料
2025-01-14 08:40本頁面
【正文】 系統(tǒng)能量達(dá)到最小值時形狀函數(shù)中的有關(guān)參數(shù)值﹐從而預(yù)測焊點形態(tài)。 ﹐求解了非對稱 FC的焊點三維形態(tài)﹐如圖 9所示。 FC焊點三維形態(tài)的數(shù)值方法﹐用求解泛涵最小來確定焊點鉛料量的平衡形態(tài)﹐ 焊點形態(tài)的泛函描述為﹕ 其中γ﹐θ﹐Ζ是描述焊點形態(tài)的柱坐標(biāo)參數(shù)﹐ W是芯片和重量﹐ H是芯片與基板的間隙﹐λ是 Lagrange乘數(shù)。同樣﹐在Elkouh模型焊點形態(tài)方程也以無量綱形式給出﹐因此可擴展為 THT以外其它焊點的形態(tài)預(yù)測﹐但是用此模型的嚴(yán)格條件使其應(yīng)用受到了限制。 97年﹐ Elkouh等人基于鉛料在焊盤表面完全潤濕鋪展﹐潤濕角小于 90度等假設(shè)條件﹐分別對通孔組裝 (THT)板上和板下焊點建立受力平衡方程﹐給出了以無量綱參數(shù)表達(dá)的焊點結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時﹐焊點形態(tài)的變化規(guī)律。γ 表面張力﹐角標(biāo) S,L,G分別為固﹑液﹑氣相界面標(biāo)志。 Renken等人考慮了液體鉛焊與固體表面 (如焊盤﹑組件表面 )的相互作用﹐引入 Gibbs對Young方程修改所建立的異相界面間能量表達(dá)方程﹐求解了鉛料與固相表面接觸的界面張力﹐建立了描述整個焊點系統(tǒng)的能量方程﹐利用數(shù)值解法預(yù)測了焊點形態(tài)。此模型的貢獻(xiàn)在于給出了焊點成形的無量綱參數(shù)微分方程﹐并且可擴展到非均勻分布柵陣組裝焊點形態(tài)預(yù)測中﹐對軸對稱焊點形態(tài)分析有重要的指導(dǎo)作用。 隨著柵陣組裝 (如 FC,BGA)﹐在高精度電子產(chǎn)品組裝中的廣泛應(yīng)用與發(fā)展﹐軸對稱焊點形態(tài)預(yù)測取得了許多進(jìn)展。 Heinrih在以后的研究中指出﹐焊點鉛料的鋪展受組件金屬化端頭和焊盤尺寸的限 制﹐因此提出了一種求解鉛料量較小時 (忽略重力的影響 )焊點尺寸的近似方法﹐焊點尺寸(H,1)可以描述為﹕ 是Θ 1﹐Θ 2的函數(shù)。 近些年來﹐隨著 SMT新型焊點的不斷增加﹐焊點形態(tài)預(yù)測的研究取得了許多新的進(jìn)展﹐ BVP法和 FEM法廣泛應(yīng)用于焊點二維形態(tài)模型﹑軸對稱焊點形態(tài)模型及 焊點三維形態(tài)模型中 許多關(guān)于焊點二維形態(tài)的研究文獻(xiàn)出現(xiàn)于 1986~1993年間﹐其中﹐比較有代表性的是美國 Marquette大學(xué) 。 FEM法預(yù)測結(jié)果是近似解﹐通過單元類型的選擇和數(shù)目的增加逐漸精確。但一般用于焊點形態(tài)簡單﹐易于描述為數(shù)學(xué)微分方程的焊點類型。其中 ,BVP法通過給定邊界值約束條件﹐建立焊點成形的微分方程﹐求解出焊點形態(tài)。因為 (1)可焊性測試 (如潤濕平衡實驗 )與焊點的幾何形態(tài)密切相關(guān)﹔ (2)導(dǎo)致低焊接生產(chǎn)率的接頭缺陷﹐如橋連﹑斷路等決定于焊點的形態(tài)﹔ (3)焊點形態(tài)對服役條件下焊點的可靠性有重要影響。在國內(nèi)外的有關(guān)文獻(xiàn)中﹐尚未見關(guān)于SMT焊點形態(tài)優(yōu)化的計算器輔助設(shè)計研究的完整報導(dǎo)。 進(jìn)行 SMT焊點形態(tài)優(yōu)化的計算器輔助設(shè) 計﹐可以把關(guān)于焊點形成的數(shù)值仿真﹑焊點力學(xué)性能的有限元分析以及焊點疲勞壽命預(yù)測集成起來﹐形成一完整的 SMT焊點形態(tài)優(yōu)化體系。 1990年﹐美國 Marquette大學(xué)的 SMT焊點形態(tài)優(yōu)化的計算器輔助設(shè)計思想﹐如圖 5所示。而通過合理設(shè)計焊點結(jié)構(gòu)參數(shù)﹑ 改善焊點形態(tài)可有效改善焊點的力學(xué)性能﹐從而提高焊點的可靠性。其中﹐減少缺陷的研究因為焊點尺寸非常微小﹐需要高精度的檢測設(shè)備﹐焊點分析的處理工藝復(fù)雜﹐按目前高精密檢測儀器發(fā)展水平很難進(jìn)行。目前﹐焊點形態(tài)對可靠性的影響規(guī)律尚不清楚﹐有待于進(jìn)一步完善。哈爾濱工業(yè)大學(xué)王國忠等人對同種類型焊點的研究結(jié)果為平直型焊點可靠性較好。 ﹐焊點鉛料圓角的差異可使焊點熱循環(huán)壽命的差異達(dá) 。 ﹐采用線彈性 FEM分析了片式電容焊點在(T=100℃ )時的熱應(yīng)力。 如圖 4是 84I/O非城堡型 LCCC焊點的剪切性能在 25℃進(jìn)行實驗研究的結(jié)果。保持時間長﹐由于蠕變的作用﹐可恢復(fù)應(yīng)變少﹐增加了焊點內(nèi)部應(yīng)變﹐壽命降低。隨著加載頻率增加﹐焊點疲勞壽命降低。 3．服役條件 SMT產(chǎn)品的可靠性很大程度上決定于服役條件如﹐環(huán)境溫度﹑周 期性加載頻率等。目前存在的焊點缺陷檢測方法﹐很難檢測尺寸本來就十分微小的 SMT焊點內(nèi)部的更加微小的缺陷﹐因此﹐關(guān)于缺陷對 SMT焊點可靠性影響的理論研究少有文獻(xiàn)報導(dǎo)。 2．內(nèi)部缺陷 SMT軟鉛焊接頭因其微小的尺寸﹐復(fù)雜的焊接材料﹐產(chǎn)生缺陷的幾率較大﹐主要有外觀缺陷﹐如接頭外型不良﹑引線間的橋接﹑芯吸等﹐以及內(nèi)部缺陷﹐如氣孔﹑有害金 屬間化合物﹑虛焊等。適當(dāng) 添加合金元素﹐如 Ag﹑ Sb﹑ Re等可在保證鉛料的熔點低﹑潤濕性好﹐接頭強度高等優(yōu)點的前提下﹐提高鉛料的抗蠕變一疲勞性能﹐改善焊點可靠性。鉛料的微觀結(jié)構(gòu)即鉛料的組織結(jié)構(gòu)﹑晶粒尺寸決定著鉛料的變形機制﹑疲勞裂紋擴展機制﹐從而對焊點的可靠性有決定性影響。 SMT焊點在服役條件下的可
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