SMT焊点形态理论与SMT焊点虚拟成形技术

本文在介绍SMT焊点形态理论和焊点虚拟成形技术基本概念的基础上,论述了该技术在SMT元器件结构设计、SMT产品组装工艺设计和组装质量检测等领域中的应用原理及方法。     

OpenGL在SMT焊点中的应用

为检测SMT焊点的质量,提取焊点质量信息,研究了利用光学手段实测的SMT焊点的三维重建和显示技术,并且运用Visual C#．Net和OpenGL编制了一套软件。该软件可以利用SMT焊点的二维图像,通过三维重构算法计算出SMT焊点的表面高度离散点的数据集,即离散点云。对离散点云进行排序重组和三角网格化后,运用OpenGL对三角网格进行消隐,设定法线、光照、材质和贴图的处理,重建SMT焊点的表面,由此获得SMT焊点的三维信息,利于分析焊点的质量信息。     

表面组装技术的焊点虚拟成型和产品虚拟组装技术的研究

表面组装技术（ＳＭＴ）产品焊点质量与焊点形态有关，通过对焊点形态的预测和控制，可以达到控制焊点质量的目的。本文将这一理论与计算机仿真和虚拟制造技术相结合，提出ＳＭＴ焊点虚拟成型和ＳＭＴ产品虚拟组装新概念、新思想、新方法，并对其进行论证。     

气孔缺陷位置对SMT焊点热疲劳寿命影响的数值分析

通过用统一的粘塑性本构方程描述SMT焊点的力学行为，对气孔缺陷在SMT焊点中不同位置的情况建立二维有限元分析模型，并采用有限元方法分析了气孔位置对SMT焊点疲劳寿命的影响。分析发现，与无缺陷焊点相比，气孔使焊点中应力应变分布发生了改变，使焊点疲劳寿命缩短；焊角、焊趾和焊点中部位置的气孔对焊点中的应力应变和焊点的疲劳寿命影响较小，而焊点根部气孔的影响则显著。     

基于焊点虚拟成形技术的SMT焊点质量保证技术研究

基于焊点形态理论和焊点虚拟成形技术的表面组装技术焊点质量检测与控制技术的基本思想是,将利用图像获取及处理技术得到的实际焊点形态,与通过焊点虚拟成形技术形成的合理焊点形态进行比较,根据比较的差异,通过智能鉴别得出实际焊点组装故障的类型与产生主因,然后形成调整组装工艺参数的反馈信息对相关组装工艺进行调整控制,以达到提高和保证焊点组装质量的目的。在阐述其基本思想和原理的基础上,结合实例介绍了该技术的实现方法与步骤,对其中焊点图像的获取与处理、焊点质量的分析评价等主要内容与关键技术进行了研究和探讨,并对结果进行了分析验证。     

基于焊点形态理论的SMT焊点实时检测技术

焊点质量与焊点形态有关,在应用表面组装技术进行电子电路模块焊接组装的生产过程中之中,通过对焊点形态的实时检测和分析评价,能及时发现组装过程的焊占故障和故障产生原因,从而形成有效的质量的馈控制信息对焊点质量进行实时控制。     

基于人工神经网络的激光点焊焊点形态预测

建立适用于激光点焊焊点形态预测的人工神经网络模型,以点焊过程中的三个主要工艺参数(激光功率、点焊时间和离焦量)作为模型输入,输出为焊点表面、熔合面、背面直径以及熔深和横截面面积五个焊点形态参数。在此基础上,建立焊点形态模型,模型输入为神经网络的预测结果,输出为焊点形态。所建立的神经网络预测模型和焊点形态模型结合之后,可以实现激光点焊焊点的形态预测。网络测试结果显示实际值与网络预测值之间的RMS误差为0.1左右,模型输出的预测焊点形态与实际焊点形态之间较为吻合。根据模型的仿真结果,进一步研究点焊参数对焊点尺寸和形态的影响规律。结果表明未熔透焊点形态为Y形,而熔透焊点则存在多种形态,形态之间的转变主要受激光功率的影响。     

焊点热疲劳多模式失效寿命分析

采用概率分析方法研究表面贴装器件无铅焊点的可靠性.以片式元件0603为例,基于非弹性切应变的疲劳寿命模型Coffm-Manson关系式,建立无铅焊点简化几何模型和热疲劳寿命预测的概率求解方法,对该方法的精确度进行验证.将生产制造过程所导致的焊点几何参数随机性和产品在实际服役过程中环境温度的不确定性对热疲劳寿命的影响进行量化分析,为产品初期设计、质量控制标准的制定及售后质量的预测提供依据.研究结果表明,随着随机变量的增多,焊点热疲劳寿命明显降低.将焊点几何参数H、L及温度循环范围△θ等影响低周热疲劳寿命的关键因素视为相互独立并服从正态分布的随机变量,利用已测得的焊点几何参数的均值及方差和小样本试验数据,可以预测同批次所有样本的焊点热疲劳寿命.     

面向焊点质量检测的白车身关键性能分析

白车身焊点质量检测应用最为广泛的是超声波检测,传统超声波焊点检测效率较低,同时所检焊点选取仅凭路试和经验确定,耗时较长,并且缺乏相应的理论选定方法。针对某一车型,提出选取关键焊点区域的方法,对传统检测方法进行优化,并且阐述了焊点关键区域选取的具体思路。通过CAE工具,对车身性能进行了强度、碰撞性能分析,选取车身高应力和碰撞过程中高吸能区域进行焊点检测,满足了车身关键性能同时减少了待检焊点个数。     

SMT片式元件焊点三维质量信息提取技术

为实现对表面组装焊点三维质量信息的非接触式提取,提出了一种基于阴影恢复形状原理表面组装片式元件焊点三维质量信息提取方法.为提高重构精度,光照模型采用作者前期研究结果得到的一种改进模型;为解决由阴影恢复形状方法得到的物体三维形态不确定的问题,利用量块得到图像象素值与实际高度的比例关系,以此来确定表面组装焊点的三维形态;采用APDL语言,在ANSYS软件中二次开发建立焊点实体模型,并对相应的焊点体积、剖面面积、润湿角度等三维质量信息进行提取.结合实例介绍了该技术的实现方法与步骤.与采用传统光照模型相比,采用改进光照模型能较好地提高焊点体积信息提取的精度.     

电子电路中焊点的热疲劳裂纹扩展规律

采用试验方法研究表面贴装结构焊点在热疲劳过程中的疲劳裂纹扩展规律。试验研究中选用两种不同尺寸的焊盘及两种不同的钎料(包括传统的锡铅钎料和锡银铜无铅钎料SAC305),通过观测焊点截面上的裂纹萌生及扩展过程来研究焊点中的热疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明,在热疲劳过程中,焊点经历热疲劳裂纹萌生和扩展的两个不同阶段,其中裂纹萌生所占的时间比例较小。在热疲劳后期,裂纹贯穿整个焊点从而造成焊点结构失效。研究发现,焊点结构失效过程中存在着两种不同的裂纹扩展模式,并且锡铅钎料焊点和SAC305无铅钎料焊点的裂纹扩展规律表现出明显的差异。另外研究还发现,当焊盘尺寸较小时,焊点的抗热疲劳性能相对较差;SAC305无铅钎料焊点的抗热疲劳性能优于传统锡铅钎料焊点。     

影响表面组装技术中焊接点热疲劳性能的因素及其研究方法

本文研讨了影响 SMT焊接点热疲劳性能的因素及研究方法。     

80Au-20Sn钎料焊点可靠性研究现状与展望

共晶80Au-20Sn钎料在大功率电子及光电子器件封装中作为密封和芯片焊接材料特别具有吸引力,在这些应用中焊点的可靠性对于满足设备长期稳定运行至关重要。简要回顾了钎料焊点可靠性提出的背景,介绍了焊点可靠性的评价方法及当前不同工艺对80Au-20Sn钎料焊点的影响;指出今后其可靠性研究重点主要集中在复杂服役条件下焊接工艺优化、焊点可靠性测试方法、焊点寿命预测模型以及焊点本构模型等方面。     

基于焊点形态分析的小节距BGA焊盘尺寸设计

为了寻找BGA焊点体积、焊盘尺寸及焊点节距之间的最佳匹配关系以提高焊接成品率,研究了焊点形态对焊接高度的影响。通过Runge-Kutta方法求解带体积约束的Young-Laplace方程,仿真分析了特定节距下焊点体积与焊盘尺寸对焊接效果的影响。结果表明,焊点体积的变化会使得整个焊点高度与承载力的关系曲线向左或者向右平移,而焊盘直径则对焊点的最大高度影响更加明显。需要同时改变焊点体积及焊盘直径以得到能够适应相应封装形式的翘曲变形。最后,按照中兴通讯股份有限公司某封装的0.4mm节距BGA的标准,分析了0.35mm节距及0.3mm节距BGA封装下焊点体积与焊盘直径的最佳匹配关系。     

基于最小二乘拟合法的焊点形状检测

自动光学检查是利用图像处理算法进行电路板故障检测与定位的技术。电路板焊点形状不规则故障，涉及到焊点几何形状的测量。本文提出一种新颖的基于最小二乘拟合法的焊点形状检测算法，对焊点形状轮廓图像进行曲线拟合，确定焊点形状近似的理想圆参数，即圆心和半径，以及焊点形状与理想圆之间的偏差，实验证实了该算法的性能。     

Effects of solder joint structure and shape on thermal reliability of plastic ball grid array package

Among the PBGA (plastic ball grid array) packages, a 72-I/O OMPAC (overmolded effect array carrier) package is studied during thermal cycling. The ANSYS software is applied to analyze the effects of some factors on the solder joint for the fatigue life due to elastoplastic deformation of the electronic package; those factors are solder structure, shape, and pitch. The result shows that the maximum equivalent plastic strain range occurs at two interfaces, one is between the solder joint and the substrate, another one is between the solder joint and the printed circuit board. Moreover, the solder shape is determined by the solder height and the pad diameter under a fixed value of solder volume. It is found that the convex-shaped solder with larger height and smaller pitch has smaller maximum equivalent plastic strain range, which leads to the longer fatigue life. In addition, there are two kinds of solder structure: pure solder joint and copper core solder joint. In the copper core solder joint, the eutectic part becomes so small that a larger strain is induced. Therefore, the pure solder joint has smaller maximum equivalent plastic strain range and longer fatigue life than the copper core solder joint.