(1) 焊点形态建模与成形设计
SMT焊点形态数学模型是焊点成形设计的基础,它的正确与否以及建模方法是否得 当,是焊点形态研究能否成功的关键。数学模型的建立以焊点湿润理论、毛细管现象、液 体表面扩展理论等焊点形态基本理论和数学方法为基础。目前提出的SMT焊点建模方 法主要有边界值积分数学分析法和基于最小能量原理的有限元数值分析法。数学分析法 仅适用于求解简单的焊点形态;量有限元数值分析法可适用于各类复杂的三维形态焊点 的求解,具有很好的通用性及应力/热分析等焊点质量后续分析的延续性,其分析精度良 好,是一种较为理想的焊点形态求解方法。
(2) 焊点形态模型与力学分析模型的转换
利用焊点形态模型演变产生的焊点形态,一般是一个包含焊点形态表面节点坐标的 三维焊点表面轮廓图形及其数据文件。为利用CAD技术对其进行进一步的力学分析,需要将其转化为包含内部节点坐标的三维实体焊点图形及其数学模型。对于简单的焊点形 态,一般采用相关通用软件即可完成这种转换;对于较复杂的焊点形态,需要借助专用转 换软件或人工辅助的方式完成转换过程。
(3) 焊点形态的应力解析及其方法
SMT焊点失效主要由热疲劳引起,图6.4为焊点热疲劳变形示意图。当电子组装件 受热负载时,由于不同材料的热膨胀系数和温度上升的差异,元件和基板间发生膨胀差, 由此产生热应力。这时,往往在结构最薄弱的焊接部位变形最大,从而产生由热疲劳而引 起的焊点断裂现象。
焊点应力解析技术是一种将应力模型结果和材料试验结果相结合对焊点质量进行评 价和预测的焊点设计技术,一般以热循环寿命作为预测和解析目标。如图6.3所示,焊点 应力解析技术还包含热彻械负载状况、应力评价数据和评价方法、以及应力解析计算理 论和方法等内容。其有关应力参数的获取和分析涉及到材料的力学、物理性能、焊点的成 形方式、焊点的实际负载状况、材料之间的相互作用等,而且焊点的形态是复杂的三维形 态。所以焊点应力解析设计中具有几何形态复杂、应力参数难以实测、相互影响因数多等 特点。
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