热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析

任庆坤

摘要：伴随着电子科技产业的迅速发展，电子科技的周边技术也在逐步完善，对于电子封装结构方面也同步朝着高密度、高性能和低成本的目标不断优化，热振加载条件下会对电子封装结构具体造成的影响，也成为了人们继续深究的焦点。经过一代代技术人员的研究发现，得出在电子封装结构中，距离电路板中心最远的焊点是整个电子封装结构中最危险的部位，从研究结果入手，我们可以发现当热振发起作用时，在电路板周围较近的体积平均层上面是最易受损的部分，且受到电路板边界约束条件的影响，体现出越靠近电路板约束边界影响越大。本文将主要讲解当热振加载条件作用于电子封装结构时，研究出疲劳寿命需满足的要求。

关键词：热振加载条件;电子封装结构;疲劳寿命分析

引言

本文将主要以电子封装结构为主要的研究方向，探讨出当其受到热振的作用时，具体的疲劳寿命是否会随之受到影响，电子封装结构在层层损伤综合作用后，具体的疲劳寿命计算方法又将是如何，通过运用Anand粘塑性模型的操作技巧，结合热循环载荷频率的促进作用，可以准确计算出在不同温度环境的情况下随机的热振频率所带来的损伤程度，当热循环载荷受到不同程度的温度变化所得出的时间将平均到不同频率的振动造成的损伤值里去，再分别计算，获得总损伤值，最后得到疲劳寿命。

一、热振与电子封装结构的概念

1、热振

热振是一种检验材料表面处理后的方法，通过对检验样品给予一定温度的加热然后迅速冷却，从而测得该样品许多镀层的结合力，当材料表面与作用的温度的不同而产生的一定的差异，就是热振。热振的具体情形可以归类为多场耦合问题的系列中，与我国的航空发动机或核电站等相似，他们的日常工作都是在高温加振动的作用下完成，所以判断他们的寿命或结构的抗震性以及工作频率都是以热振为主要的参考依据，所以在提升材料使用寿命等各方面条件的基础上，首先需要结合在热振作用下进行拓扑优化。在热症的条件下实现结构的拓扑优化，首先需要考虑温度的控制技术，要保证在加热后有足够的散热性能，这样才能保证材料结构达到最合适的温度，另外还需要考虑控制对材料的振动频率，保证不会出现共振问题。

2、电子封装结构

电子封装结构主要就是通过在集成电路内置芯片的产品上外置与之匹配的管壳，其目的是保护内部集成电路内置芯片可以提高对环境的适应能力，且方便安放固定和密封。在电子科技迅速发展的背景下，各种新型的封装技术是这个时代的产物，先进的封装技术，不仅能够胜任原来的功能，还能够在封装的过程中，对其进行检测和分析，帮助及早地发现故障，与人工检验相比更加的精准、可靠。

传统的电子封装采用的材料都是陶瓷玻璃或者金属以内的。随着科技的发展，现在市场上所用的新型密封材质主要是采用环氧树脂材料，与传统的材料相比，其密封性能更好，尤其是对于一些较为特殊的仪器，可以直接将其买入到泥土中保证不受环境的腐化，彻底地与外界隔离。

二、分析电子封装结构在热振作用下的疲劳寿命的意义

随着我国现代军事工业科学技术的迅速发展，各种不同类型的电子封装结构被广泛地应用到军事设备的建设领域中，务必充分检验军工产品的可靠性，避免出现由于电子封装结构的问题导致整个军事设施的建设受到影响，也提醒相关人员在进行检验的过程中，结合军事设备的应用环境，系统、全面地分析当电子封装结构受到外界环境因素的影响下，疲劳寿命的最大限额。

我国检验军事设施最有效且最直接的方式就是通过环境因素来决定的，具体的流程就是当检验的样品在受到环境因素的作用下，内部存在的各项问题会随着作用力而被激活，会导致样品出现故障，当作用力足够大的时候，问题凸显得更加明显，可以帮助检验人员及时获取需纠正的隐患。但随着科学技术不断的发展，电子封装结构的逐渐成熟，导致在应用中无法通过环境的作用来体现出样品可能存在的问题，如果存在问题不能及时查明，会给后期使用带来较大的损失，为了使这个问题得到改善，不能只停留于通过环境的作用，而是在工业方面，推出热振加载条件，观察电子封装结构在热振耦合载荷作用下，样品具备什么标准的疲劳寿命，首先通过热振耦合加载条件下，从不同的温度开始，低温、中温、高温分别作用后，得出电子封装结构的损伤值，将损伤的作用力不断加大，从而计算出电子封装结构的疲劳寿命。通过本文详细的研究，旨在通过不同温度的测试，得出电子封装结构最准确的疲劳寿命值，继而保证军事设备的正确使用，使得军事设施的建设更加顺利。

三、详细分析在热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命

1、分析疲劳寿命的意义

在社会市场的激烈竞争中，企业的产品能够保证使用的寿命值受到消费者的关注。生产过程中出现大量因结构疲劳导致产品未达到承诺的使用寿命就报废，从而影响企业的发展。在调查统计中大量数据证明在报废的产品中，大部分都是因疲劳寿命受限而影响产品的正常使用寿命，而这部分是可以通过技术，避免其发生的。在前文中有提到传统的工艺是通过环境因素来测试样品的疲劳寿命，通过环境因素的影响，将产品内部存在的隐患激发出来，通过观察发现其存在的问题，从而判断其疲劳寿命。这种测试方法存在耗资较大等问题。为更好地避免因产品使用寿命而影响在消费者中的口碑，企业需利用当代科学技术，通过热振加载条件作用于电子封装结构，求得最准确的疲劳寿命，确保产品投入到市场后，达到跟消费者承诺的使用寿命，从而提升企业的竞争力。

2、疲劳寿命的基本概念

疲劳的定义。当生产产品所使用的材料或整体产品的结构，受到外界环境多次的作用后，产品的承受能力始终没有达到破损的临界值，甚至比临界值低出很多的情况下，产品已经出现了损坏。像这种未达到预计承受能力的作用范围内就已出现破坏现象，就被称为疲劳破坏。疲劳破坏的具体特征就是产品的机械性能，并没有完全将材料在外力作用一下所能承受的真实效果。疲劳破坏会经历三个阶段，包括表面裂纹的产生、裂纹持续出现扩展、直到最后彻底的断裂。

3、热振加载条件测试电子封装结构的疲劳寿命

为跟上科技持续、高效发展的步伐，在电子封装结构中，判断其疲劳寿命的方式也要随之得到改善。使得測试电子封装结构的疲劳寿命的方式有传统的环境因素改为通过热振加载条件来完成，使整体结构在不同温度的载荷下，分析电子封装结构在外界热症条件的作用下，具体的反映情况，得到对应的疲劳寿命，通过不同数据对比，选其较小值作为整体结构的疲劳寿命，最终满足使用要求，成功激发出计算疲劳寿命的应用价值。

结语

在科学技术不断发展的今天，电子封装结构得到全方位的发展，在军事设施方面做好更万全的准备，以保证军事设施得以稳定、顺利地建设。本文通过加深对电子封装结构的了解与研究，结合多项检验为求得电子封装结构在外界环境的影响下，能达到的疲劳寿命值为多少，从传统的通过环境因素来使得电子封装结构受到环境影响后将原本存在的问题提早暴露出来，但随着科学技术的发展推动检验电子封装结构的检验方式也发生了变化，由热振耦合载荷不同程度的作用计算出电子封装结构的疲劳寿命，最终通过对比取其较小值来作为整体结构的疲劳寿命，保证求得的疲劳寿命能够保证整体结构的正常使用。

参考文献：

[1]宜紫薇.热循环与随机振动加载下电路板的寿命预测[J].电子元件与材料，2019，38（1）：8.