读书笔记-无铅微焊点热疲劳特性分析及优化

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1、GuiilinUniversityofTechnology锲书扌艮告（锲书笔记丿学院：机械与控制工程学院课题名称:专业（方向）:班级:学生:指导教师:日期:无铅微焊点热疲劳特性分析及优化机械设计制造及其自动化（机械装备设计与制造）机械11-2班李国满代宣军2015年4月28日读书笔记一:简明材料力学第二版高等教育出版社刘鸿文主编根据所选的论文题口，对简明材料力学选择性阅读，重点熟悉一些概念含义。构件应有足够的抗破坏的能力，这就是强度要求；构件应有足够的抵抗变形的能力，这就是刚度要求；构件应有足够的保持原有平衡形态的能

2、力，这就是稳定性要求。失效：构件不能保持应有的形状和尺寸，已不能止常工作。这种破坏现象统称为失效。温度应力：温度的变化将引起构件的膨胀或收缩所产牛的力就称为温度应力或热应力。屈服强度：当应力超过弹性极限增加到某一数值时，它的应力基本保持不变，而应变明显增大，这就是屈服，在这个阶段中，应力波动比较稳定的最低值，称为屈服点或者屈服极限。交变应力与疲劳失效：某些零件工作时，其应力随时间变化随周期性变化，称为交变应力；在交变应力长期作用下构件也会突然失效，这就是疲劳失效。读书笔记二：ANSYS14.0机械与结构有限元分析从入

3、门到精通机械工业出版社胡仁喜热力学分析我们要遵循的是热力学第一定律，即能量守恒定律，对于我们这种瞬态热分析，流入或流出的热传递速率等于系统内能的变化三种基木热传递方式：热传导，辐射，对流与热分析直接相关的材料厲性有热传导率，比热容，焙，对流换热系数，辐射系数，生热率。对于热平衡方式要使使其有一定解，需耍添加的边界条件有三种，物体边界上的温度函数已知，物体边界上的热流密度已知，与物体相接触的流体介质的温度和换热系数已知，我们在这里看来是利用的第三类边界条件，就是己经知晓与物体相接触的流体介质的温度和换热系数。在这里我们

4、进行的热力学计算屮提供的载荷有温度，热流率，对流，热流密度，生热率，热辐射率。瞬态传热是一个系统的加热和冷却的过程，在这个过程中系统的温度，热流率，热边界条件以及系统内能都随时间变化，我们进行的属于非线性变化,因为我希望能够考虑非线性的东西，也就是考虑辐射传热。在进行瞬态热分析Z前，我们需耍通过稳态热分析来确定物体内部的初始温度场分布。瞬态热分析中的载荷随时间变化，必须要将载荷时间曲线分为载荷步，载荷时间曲线中每一个拐点为一个载荷步。定义不同温度下不同材料的属性表。设置初始条件时，在模型所有节点上施加均匀温度，但实际

5、上不可能是均匀温度，对于这种均匀温度的确定，若初始温度场是不均匀的而且是未知的，我们则可以进行稳态热分析来建立初始条件，设定载荷，写入荷载部文件。对流换热系数可以通过在载荷屮施加，不用必然的用材料系数施加，而且最好是在载荷中施加，这样会更简单些。读书笔记三:PBGA无铅焊点应力应变数值模拟及寿命预测姜志忠孙凤莲王丽风刘洋电子器件在服役过程屮，电路的周期性通断和环境温度的周期性变化，使焊点经受温度循环过程，PBGA封装材料之间热膨胀系数之间的差异，将对焊点产生应力应变的交互作用，同时焊点起着支撑器件的作用，应力应变基本

6、上是由焊点来承担的，容易使焊点产生热疲劳失效，因此焊点的可靠性决定了电了产品的质量，一个焊点的失效就有可能造成整个器件的失效。为简化问题的求解，忽略器件本身内部结构对本文计算结果的影响，采用简化模型，该模型中包扌4PCB(FR・4)、BT树脂基板、焊球阵列、Cu焊盘、Si芯片、模压树脂六层结构。PBGA封装器件冇多种不同材料的组件组合而成，各材料之间的材料性质存在很大的差异性，在建模过程中需要选用不同的单元类型来模拟其应力应变特性，有限元模型中除焊点阵列采用八个节点Viscol07单元类型外，其他组件均釆用八个节点的

7、Solid45号单元。冇限元模型的初始温度为25°C,经过600s,上升至125°Co此后进入温度循环加载，温度循坏参照JEDECJESD22-A104标准，适用于IC的无铅制程试验条件，循环范围在・40〜125°C,循环周期是3600s，升降温时间为1200s(升降温速率相同且恒定)，高温、低温各驻留600s,温度循环载荷施加到有限元模型所有节点上。在热循环过程中，由于PBGA各组件之间的热膨胀系数的差异的相互作用，导致焊点应力随时间周期性变化，由低温到高温的过程中出现明显的应力松弛行为，在升温即将结束的而200s

8、，应力松弛几乎接近零状态，继续升温，应力又出现一个明显的小峰值，可能是由于焊点材料的应变硬化作用，应力没有得到有效的释放。随后的高温保温过程，应力逐渐增加，使塑性变形得以继续进行，应力得到了释放，故岀现了不明显的应力松弛现象。同样低温保温阶段也有不明显的应力松弛现象。在PBGA封装组件中，焊点经历长期的应力应变交互作用,焊点是最薄弱的环节,当焊