开题报告-无铅微焊点机械强度试验仿真分析

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1、一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。［（1）课题名称；（2）有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；（3）前人在本选题研究领域屮的工作成果简述；（4）本文研究的主要内容和重点。（1）题目名称无铅微焊点机械强度试验仿真分析（2）有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析在历史的进程中，廉价、可靠的Sn-Pb（锡铅）焊接材料一直都在电子行业中扮演着重要的角色，它为电子行业的发展做出了巨大的贡献。但是由于Sn-Pb焊接材料中的铅进入人体后会对人体产牛不可逆的伤害，对人类的发展带来不稳定的因素。所以随着电子行业的发展和可持续发展战略的深入人心

2、，人们对焊接材料的无铅化进程赋予了很大的期待。随着研究的深入，各国科学家都取得了不错的成果。并在1998年日木公司率先批量生产了第一款无铅电子产品，这标志着无铅材料的进程正式迈入了实际牛产的阶段。在2003年欧盟正式发布了《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质的指令》;2003年中国信息产业部也制定了《电子信息产品生产污染防治管理办法》。这也标志了无铅焊料在电子行业中的全面发展。所以在未来的发展中无铅焊料的研究对于国家经济的发展和生态环境的可持续发展变得越来越重要了。在经过多年的研究和探索后，目前在无铅焊料中已经发展IBTSn-Ag

3、-Cu系、Sn-Cu系和Sn-Ag-Cu-Bi系等无铅材料。但是由于无铅焊料和传统的Sn-Pb焊料在成分上己经有了很大区别，所以新的无铅焊料在焊接、特别是在微焊接上的性能研究显得尤为重要。故如何让无铅焊料在微焊点上的焊接性能接近甚至超越传统焊料成为了目前的研究热点。在研究过程中大家都从微焊点的机械强度、微焊点和焊盘间的金属化合物层（IMC）的牛长、电迁移对焊点的影响和对无铅焊料添加稀有元素等方面着手硏究。目前在无铅微焊点的尺寸效应和尺寸效应下机械强度研究、无铅微焊点的界面反应机制方面都取得了不错的进展，这对于无铅焊料的进一步发展提供了动

4、力。但是随着电子行业的发展，微焊点在各种电子技术中起到越来越重要的作用，我们对微焊点的研究也需要更深一步。电子技术的发展要求微焊点的尺寸越来越小，故金属间化合物层（IMC）在焊点中的比例也越来越大。所以在研究IMC层在焊料和焊盘之间的进一步扩散、各个添加元素的相互作用以及如何加强金属间化合物层（IMC）的强度等方面有待我们的进一步研究和探索。［1］(3)前人在本选题研究领域中的工作成果简述在无铅微焊点机械强度的研究上，大家主要是针对在尺寸效应下机械强度的研究。知道了：Sn-3.OAg-O.5Cu钎料球在直径200^600um的范围中剪切

5、强度具有十分明显的体积效应，随着焊点体积的增大，抗剪强度下降。［2］在微焊点高度恒定(225um)而焊点直径逐渐减小(475~200uni)时，拉伸断裂强度明显高于体钎料的抗拉强度，断裂应变也逐渐增加。［3］此外在研究屮还发现，在电迁移的过程中焊点的阳极的金属间化合物层的厚度在不断增加而阴极却慢慢减小，且随着阳极的金属间化合物增厚微焊点的抗拉强度显箸降低，致使焊点的断裂模式由纯剪切向微孔聚集型断裂转变。［4］这些研究结果为无铅焊点在实际应用提供了理论基础并为可靠性的研究提供了方向。但是随着微焊点尺寸的越来越小，材料的改变和影响因素的增多

6、，我们要解决的问题还有很多，这需要我们的共同努力。(4)木文研究的主要内容和重点。因为在生产和实际使用过程中微焊点会受到各种外力的影响从而导致焊点的失效，所以研究清楚外力对微焊点的作用情况对焊点的可靠性相当重要，所以本论文的重点是在于尺寸效应下微焊点的剪切强度研究。通过使用有限元软件仿真模拟直径200uni、300uiik600um的焊球在不同剪切速率下的应力变化和剪切强度，得出焊球在该尺寸范围内的剪切强度的变化规律。在此过程中的要点是I查阅文献，学习剪切强度的理论及前人经验。II设置合适的参数真实地模拟出剪切的实验过程。III对实验数

7、据进行评估，确保结果的准确性。研究中取焊点材料：Sn-3Ag-0.5Cu二、研究方案。［（1）技术方案；（2）实验方案的条件；（3）主要问题和技术关键;（4）预期达到的目标。］（1）技术方案（2）实验方案的条件I笔记本电脑一台系统WIND0WS7处理器15运行内存4GIIANSYS14.5软件（3）主要问题和技术关键I选择合理的单元类型，以尽可能真实的反应实际情况。II选择合理的网格划分方法并在关键部位做好网格的细化，以期得到较为准确的果。III在施加力和温度场时应选择合理的参数以符合实际情况。仿真试验的重点在于真实的反映实际情况，所以

8、如何选择各个参数就成为了试验过程中需要解决的关键问题。（4）预期达到的目标目标是通过试验的对比和分析，得岀在尺寸效应下不同剪切速率和剪切高度对直径不同的焊球的剪切强度影响，进而得出其剪切强度的变化规律，为实