气孔缺陷对同轴电缆焊点热疲劳寿命影响

利用ANSYS软件建立了热循环条件下同轴电缆焊点的三维有限元模型,分析了气孔的大小及位置对焊点在热循环过程中的应力应变分布特征的影响,结合Manson-Coffin方程预测了不同气孔大小及位置对焊点的热疲劳寿命的影响.结果表明:气孔的存在使焊点的热疲劳寿命急剧缩短;相同尺寸的气孔存在于焊点内部时位置的改变对热疲劳寿命影响很小;处于焊点内部的气孔对焊点的疲劳寿命影响要小于靠近表面的气孔;处于焊点根部的气孔对焊点疲劳寿命的影响要远大于其它位置的气孔;气孔越大,对焊点的疲劳寿命影响越大.     

承载式车身焊点疲劳寿命分析研究

文中针对某承载式车身焊点结合疲劳寿命虚拟分析技术与强化耐久试验进行了比较研究。根据疲劳寿命分析理论,采用经模态试验验证了其精度及有效性的模型,结合多体动力学分析得到的载荷谱,对车身焊点的疲劳寿命进行预测分析;并与强化疲劳耐久试验结果进行了比较,分析了造成车身焊点低寿命区域的原因并提出了改进方案,从而有效解决了该车车身焊点疲劳寿命设计中存在的缺陷,为后续设计与优化提供了参照。     

CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

CSP封装Sn-3.5Ag焊点的热疲劳寿命预测

对芯片尺寸封装(CSP)中Sn-3.5Ag无铅焊点在热循环加速载荷下的热疲劳寿命进行了预测.首先利用ANSYS软件建立CSP封装的三维有限元对称模型,运用Anand本构模型描述Sn-3.5Ag无铅焊点的粘塑性材料特性;通过有限元模拟的方法分析了封装结构在热循环载荷下的变形及焊点的应力应变行为,并结合Darveaux疲劳寿命模型预测了无铅焊点的热疲劳寿命.     

振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测

基于内聚力模型,提出一种用于振动载荷下特种设备中电路板级焊点疲劳寿命预测的介观尺度模型。将单调载荷与振动周期载荷相结合,建立焊点累积损伤参数来表征焊点的剩余疲劳寿命,利用焊点损伤累积率来表征焊点损伤演化规律。以Sn3.0Ag0.5Cu(SAC305)细间距无铅焊点为例分析了模型参数确定方法,并通过振幅为5 mm与10 mm的定频振动试验对模型的预测精度进行了验证,寿命预测结果误差小于10%。由于模型参数为焊点钎料累积塑性应变的固有函数,与焊点尺寸与几何形态无关,通过小样本试验,数据一经确定即可应用于同种钎料不同尺寸焊点在不同振动等级下的疲劳寿命预测,节约了时间与试验成本,该模型能为特种设备中的电子组件提供一种评估板级焊点疲劳寿命的简洁、实用方法。     

SMT中焊点形状对焊点可靠性的影响

根据SMTSnPb焊料焊点在热疲劳过程中的受载特点,采用有限元方法,建立了用于预测该种类型焊点热疲劳寿命的数值模型,并借热疲劳试验验证了模型的有效性。结果表明:热疲劳试验中,焊盘(焊盘1)伸出较短的SMT焊点在1440~1680周期之间发生大量破坏,且其热疲劳寿命要低于焊盘(焊盘2)伸出较长的焊点,这与有限元模拟预测的寿命结果基本一致。进而采用该模型研究了焊点形状对其热疲劳寿命的影响规律,在一定条件下,其结果可应用于无铅焊料。     

LGA焊点形态对焊点寿命影响的有限元分析

通过Surface Evolver软件对LGA焊点进行了三维形态预测,利用有限元数值模拟对LGA焊点在热循环条件下寿命进行了分析。研究了热循环条件下LGA焊点的应力应变分布规律,随着焊点远离元件的中心位置焊点所受到的等效应力、等效应变和塑性应变能密度逐渐增大,从而得出处于外面拐角的焊点最先发生失效的结论。基于塑性应变范围和Coffin-Manson公式计算了焊点热疲劳寿命;找出了LGA焊点形态对焊点寿命的影响规律,模板厚度一定时PCB焊盘尺寸小于上焊盘时LGA焊点的热疲劳寿命与PCB焊盘尺寸成正比,大于上焊盘时成反比,大约相等时焊点寿命最大。当PCB焊盘和模板开孔尺寸固定时,通过增大模板厚度来增加焊料体积在一定程度上可提高LGA焊点的热疲劳寿命,但是模板厚度增大到一定值时LGA焊点寿命会逐渐降低。     

模板对倒装焊焊点形态的影响及其可靠性研究

本文通过用于焊点形态预测软件SURFACE EVOLVER的输入数据文件,得到倒装焊焊点形态.参考模板开口指导说明(IPC-7525),拟定模板开口方案,得到相应的焊点形态.通过建立有限元模型,运用ANSYS软件对含铅焊点在热循环加载条件下的应力应变和疲劳寿命进行分析.根据预测得到的热疲劳寿命,找出了适合本文模型的模板结构参数,同时分析了其它设计与工艺参数和焊点可靠性之间的关系.     

焊点疲劳寿命的量化评价方法及其影响因素

焊点蠕变疲劳是电子产品破坏中一种最主要的形式,对焊点疲劳寿命的量化评价是电子产品可靠性分析中的关键环节。总结了IPC标准中的焊点蠕变疲劳模型,然后利用实例说明了如何在实际使用中对焊点寿命进行分析和预计,最后重点讨论了模型中的6个相关参数对焊点疲劳寿命及参数设计优化所带来的影响。分析表明,当有、无引脚器件的焊点间距分别大于1.143 0与0.063 5 cm时,器件的疲劳寿命均随引脚间距变大而急剧减小;此外,热失配仍然是影响焊点疲劳寿命的主要因素。     

基于失效物理方法的焊点疲劳寿命评价流程设计

应用失效物理方法的故障预测与寿命评价方法已经得到了越来越广泛的应用,该文主要介绍了基于失效物理方法的焊点疲劳寿命评价流程设计。首先给出了单板焊点疲劳寿命评价的完整流程,以及各失效物理模型的应用阶段,并且对所应用的失效物理模型详细说明了其适用条件,以及其应用时的输入输出参数。为单板焊点疲劳寿命评价和可靠性设计及评价提供参考。     

工业级FPGA空间应用器件封装可靠性分析

分析了工业级和宇航级FPGA(Field Programmable Gate Array)在封装结构上的差别。用Ansysworkbench有限元软件对热循环、随机振动和外力载荷下封装的变形和应力以及焊点的塑性应变进行了仿真。依据剪切塑性应变变化范围预测了焊点热疲劳寿命。结果表明,FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array)封装内部倒装芯片焊点可靠性低于CCGA(Ceramic Column Grid Array)封装,其外部焊点的热疲劳寿命、随机振动等效应力均优于CCGA封装;在外力载荷下,其热疲劳寿命下降速率也明显小于CCGA封装。     

热循环与随机振动加载下电路板的寿命预测

随着电子封装业的快速发展,产品可靠性成为重要研究课题之一,寿命作为可靠性的衡量指标具有参考价值。利用ANSYS,结合有限元理论与寿命预测模型,在热循环与随机振动加载下对装配有典型封装结构的电路板进行响应分析和寿命预测。采用Anand统一本构模型,根据体积加权平均法,选择基于能量的Darveaux模型预测热疲劳寿命。根据Manson经验高周疲劳关系式,结合Miner准则,选择基于高斯分布的Steinberg模型预测振动疲劳寿命。采用线性损伤叠加法得到热与振动同时加载下结构的寿命。结果表明:焊点与Cu引线的连接层易发生破坏。焊点易出现热疲劳失效,Cu引线易出现振动疲劳失效。     

微连接焊点可靠性的研究现状

从焊点的形态预测、焊点应力应变过程的数值模拟以及其热疲劳寿命预测等三个方面对近年来国内外在微连接焊点可靠性方面的研究进行了综述,指出探索多因素作用下焊点三维形态的通用性预测模型、研究更为精确的物理模拟方法及在此基础上的数值模拟和对新型无铅钎料的可靠性进行研究将是未来的发展方向。     

片式元件与基板间隙对无铅焊点可靠性的影响

采用非线性有限元方法,讨论了片式元件与基板的间隙对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料焊点的应力分布和热疲劳寿命的影响。结果表明,当间隙高度为0.1~0.2mm时,焊点薄弱处——元件底部拐角处、焊根的顶部和底部以及焊趾顶部具有较低的应力,此时预测得到焊点的热疲劳寿命也最长。这一结果对于焊点几何形态的设计及优化具有指导意义。     

随机振动下不同结构参数的PCBA可靠性研究

为减小振动因素对产品失效的影响,改进PCBA组件的结构参数,提高PBGA(塑料球栅阵列)振动可靠性。采用有限元法,运用模态分析,得出结论:固支数目越多,焊点的振动可靠性越好。此外,利用随机振动模块,分析了板级振动条件下,焊点位置、焊点材料、PCB厚度、BGA焊点高度对可靠性的影响,并且利用焊点的疲劳寿命模型计算出关键焊点的疲劳寿命。结果表明:焊点最容易失效的位置位于焊点的顶角处;相比于Pb90Sn10、Sn63Pb37、Mix、SAC387这四种材料,SAC305的疲劳寿命最高;PCB的厚度和焊点的疲劳寿命成正比;焊点高度和焊点的疲劳寿命成反比。     

PBGA焊点热疲劳寿命的正交试验及回归分析

通过对ＰＢＧＡ焊点形态参数与焊点热疲劳寿命的正交试验,利用大型统计分析软件进行多元线性回归分析,建立起ＰＢＧＡ焊点高度固定,芯片在上焊点高度不固定及芯片在下焊 度不固定三种不同工作条件下形态参数与热疲劳寿命之间的回归多项表式,即ＰＢＧＡ焊点形参数与热疲劳寿命的关系表达式。     

IMC生长对无铅焊球可靠性的影响

通过模拟及实验研究了IMC层及其生长对无铅焊点可靠性的影响.采用回流焊将无铅焊球(Sn3.5Ag0.7Cu)焊接到PCB板的铜焊盘上,通过-55～125℃的热循环实验,获得了IMC厚度经不同热循环次数后的生长规律.采用有限元法模拟了热循环过程中IMC厚度生长对无铅BGA焊点中应力变化的影响,并由能量疲劳模型预测了无铅焊点寿命.计算结果显示,考虑IMC层生长所预测的焊点热疲劳寿命比不考虑IMC层生长时缩短约30%.     

温度与振动耦合条件下的电路板级焊点失效模式与疲劳寿命分析

基于正交试验法研究不同温度与振动耦合条件下的板级焊点失效行为与模式,采用L₉（34）混合水平正交表设计了不同温度（T）、加速度功率谱密度（PSD）与频率（V）条件下的加速寿命试验,结果表明三者对焊点可靠性影响程度为T>PSD>V,且温度是影响焊点失效模式的主要因素,随温度的升高,焊点裂纹逐渐从近封装侧的界面金属化合物（IMC）层向钎体内部扩展,焊点失效模式从脆性断裂向韧性断裂演化.基于焊点失效数据分析,发现焊点疲劳寿命对数值与PCB板背侧最大应变范围存在关联关系,并采用多项式拟合的方法建立了焊点疲劳寿命模型,拟合结果显示,该模型能较好的评估温度与振动耦合条件下的焊点寿命,预测精度较高.     

湿热环境下倒装焊无铅焊点的可靠性

对板上倒装芯片底充胶进行吸湿实验,并结合有限元分析软件研究了底充胶在湿敏感元件实验标准MSL—1条件下吸湿和热循环阶段的解吸附过程,测定了湿热环境对Sn3.8Ag0.7Cu焊料焊点可靠性的影响,并用蠕变变形预测了无铅焊点的疲劳寿命。结果表明:在湿热环境下,底充胶材料内部残留的湿气提高了焊点的应力水平。当分别采用累积蠕变应变和累积蠕变应变能量密度寿命预测模型时,无铅焊点的寿命只有1740和1866次循环周期。     

底部填充物对CSP-LED芯片抗跌落性能研究

为了提高芯片级封装发光二极管(CSP-LED)焊点疲劳寿命,利用有限元仿真软件ABAQUS模拟计算了CSP-LED芯片在跌落冲击载荷下焊点的塑性应变,并研究了裂纹拓展趋势。以焊点失效前跌落次数为指标,利用Coffin-Manson经验公式计算焊点寿命,研究了底部填充物对CSP-LED芯片在不同冲击载荷下焊点寿命的影响。结果表明,随着冲击载荷增大,焊点疲劳寿命减少,使用填充物能使芯片焊点寿命提高4~6倍,其影响通过跌落实验和仿真结果的对比得到了验证。