表面貼裝結構焊點的熱疲勞性能及機械疲勞性能研究.pdf

1、在電子產品的表面貼裝結構中，一個焊點的破壞往往會造成整個器件的失效。因此，如何提高和控制焊點的使用壽命一直是電子產品表面貼裝技術中的關鍵問題之一。焊點的熱疲勞破壞和機械疲勞破壞是電子電路中的焊點發(fā)生失效的主要形式，其中焊點熱疲勞破壞所占的比例最大。另外，電子產品的無鉛化也給焊點的疲勞壽命研究帶來了新的挑戰(zhàn)。由此，本論文針對表面貼裝結構焊點的熱疲勞性能和機械疲勞性能展開研究，研究焊點的熱疲勞裂紋萌生及擴展規(guī)律，預測和評價焊點熱疲勞壽命的方

2、法，并對焊點結構的機械疲勞性能展開初步研究。 本文首先對表面貼裝結構焊點的回流焊過程展開研究，并在此基礎上研究了焊點結構的熱疲勞性能，其中主要研究了焊點結構在熱疲勞過程中電阻值及熱疲勞裂紋的變化。研究結果表明，焊點在熱疲勞過程中存在著三個典型的熱疲勞裂紋萌生位置，其中，熱疲勞裂紋主要在位置1處萌生，這與該處附近區(qū)域所產生的等效非彈性應變的數值相對應。并且存在著兩種熱疲勞裂紋擴展方式及失效模式。焊點結構的電阻值在熱疲勞過程中隨著裂

3、紋的萌生及擴展持續(xù)增大。另外，對影響焊點熱疲勞性能的因素研究表明：大焊盤焊點的熱疲勞壽命要長于小焊盤焊點；回流焊溫度較高時，焊點的熱疲勞壽命較短；無鉛釬料焊點具有與錫鉛釬料焊點不同的熱疲勞性能特點。 論文工作中還采用有限元方法分析了焊點結構在熱疲勞過程中的非彈性應變分布，進而采用Coffin-Manson方法預測了焊點結構的熱疲勞壽命。研究結果表明：該方法獲得的熱疲勞壽命值與試驗結果基本一致。另外，采用有限元方法預測焊點結構熱疲

4、勞壽命的方法進行研究，還獲得了焊點形狀對其熱疲勞壽命的影響結果。 此外，本論文還采用SEM實時觀測及電阻值測量的方法對焊點結構的機械疲勞性能展開了初步研究。研究結果表明，焊點在機械疲勞載荷的作用下，裂紋首先在釬料與貼片電阻的接觸界面處，貼片電阻的下角部產生，然后逐漸向釬料內部擴展，裂紋長度逐漸增大。在此過程中，焊點結構的電阻值持續(xù)增大。隨著疲勞載荷的減小，焊點結構的疲勞壽命逐漸增大；另外，焊盤的伸出長度較大時，有利于提高焊點的疲