应力状态和应力三轴度对汽车电子不同封装包焊点寿命的预测

应力状态和应力三轴度对汽车电子不同封装包焊点寿命的预测

基于应力状态和应力三轴度因子（TF）可对汽车电子不同封装包焊点寿命进行预测做了分析。研究认为，TF是形成韧性断裂最重要的影响因素之一。TF值较大时，韧性材料在静力拉伸下的寿命会降低。研究显示，在静压状态下，高剪切负荷和低TF值（即使为0）也会造成材料的失效。

对汽车电子无损封装（LFPAK）和球栅阵列（BGA）封装焊点在静拉、静压温度循环，以及在等效米塞斯应力分布、应力强度（最大剪切应力）和应力三轴度下的物理环境进行了评估和比较。根据当前静压状态和TF值对与损伤变量相关的非弹性应变和能量密度的增量进行修改。此外，根据修改后的非弹性应变，利用简化的模拟方法计算出裂纹的扩展路径。

对与损伤相关的变量进行校正。结果表明，多轴应力状态对焊点中材料老化的位置有影响。

此外，所施加载荷的温度和时间可能对材料不同微观损伤过程之间的相互作用产生影响。因此，针对焊接材料研究出一套多轴因子修正方法。

该方法需要对材料损伤的扩展进行模拟，并采用隐含材料损伤状态变量的材料模型，该模型需要考虑在一定载荷、时间范围和温度下多轴应力状态对材料损伤的影响。

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.

编译：于雅静