應力狀態和應力三軸度對汽車電子不同封裝包焊點壽命的預測

應力狀態和應力三軸度對汽車電子不同封裝包焊點壽命的預測

基于應力狀態和應力三軸度因子（TF）可對汽車電子不同封裝包焊點壽命進行預測做了分析。研究認為，TF是形成韌性斷裂最重要的影響因素之一。TF值較大時，韌性材料在靜力拉伸下的壽命會降低。研究顯示，在靜壓狀態下，高剪切負荷和低TF值（即使為0）也會造成材料的失效。

對汽車電子無損封裝（LFPAK）和球柵陣列（BGA）封裝焊點在靜拉、靜壓溫度循環，以及在等效米塞斯應力分布、應力強度（最大剪切應力）和應力三軸度下的物理環境進行了評估和比較。根據當前靜壓狀態和TF值對與損傷變量相關的非彈性應變和能量密度的增量進行修改。此外，根據修改后的非彈性應變，利用簡化的模擬方法計算出裂紋的擴展路徑。

對與損傷相關的變量進行校正。結果表明，多軸應力狀態對焊點中材料老化的位置有影響。

此外，所施加載荷的溫度和時間可能對材料不同微觀損傷過程之間的相互作用產生影響。因此，針對焊接材料研究出一套多軸因子修正方法。

該方法需要對材料損傷的擴展進行模擬，并采用隱含材料損傷狀態變量的材料模型，該模型需要考慮在一定載荷、時間范圍和溫度下多軸應力狀態對材料損傷的影響。

M.Kuczynska et al.2016 IEEE 17th International Conference on Thermal,Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems.Germany-February 2016.

編譯：于雅靜