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1、中圖分類號(hào)：TG405論文編號(hào)：102870218-S040學(xué)科分類號(hào)：080703碩士學(xué)位論文含隨機(jī)孔洞BGA焊點(diǎn)熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究研究生姓名王祥林學(xué)科、專業(yè)動(dòng)力機(jī)械及工程研究方向動(dòng)力機(jī)械疲勞損傷與壽命評(píng)估指導(dǎo)教師徐穎副教授南京航空航天大學(xué)研究生院能源與動(dòng)力學(xué)院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringStudyonPredictionMethodo
2、fThermalFatigueLifeforBGASolderJointswithRandomViodAThesisinPowerMachineryandEngineeringbyWangXianglinAdvisedbyAssociateProf.XuYingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究
3、成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要焊點(diǎn)熱疲勞是航空電子產(chǎn)品在工作環(huán)境下的主要失效機(jī)理之一。電子封裝在制造的過(guò)程中，焊點(diǎn)內(nèi)部會(huì)不可避免的產(chǎn)生孔洞缺陷，而這些孔洞缺陷會(huì)給電子封裝的熱
4、疲勞壽命產(chǎn)生不確定的影響。本文以航空用BGA封裝為研究對(duì)象，通過(guò)有限元法與概率分析相結(jié)合的方法，建立了含隨機(jī)孔洞焊點(diǎn)的熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，研究了孔洞對(duì)焊點(diǎn)熱疲勞壽命的影響規(guī)律。本文的主要工作和結(jié)論如下：（1）對(duì)BGA焊點(diǎn)內(nèi)部缺陷進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，提取孔洞的隨機(jī)特征參數(shù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用X-Ray檢測(cè)設(shè)備對(duì)BGA封裝焊點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，測(cè)得孔洞缺陷尺寸、位置和數(shù)量等特征參數(shù)，然后，對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到特征參數(shù)的分布類型及概率密度函數(shù)。結(jié)果表明：孔洞半徑服從正態(tài)分布，孔洞位置參數(shù)服從均勻分布，單個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)部孔洞數(shù)量服從
5、泊松分布。（2）開展電子封裝焊點(diǎn)熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究。采用Anand本構(gòu)方程描述焊料的力學(xué)行為，采用有限元法求解電子封裝焊點(diǎn)在溫度循環(huán)載荷下的響應(yīng)，利用Darveaux壽命模型預(yù)測(cè)焊點(diǎn)的熱疲勞壽命，結(jié)果表明：危險(xiǎn)焊點(diǎn)位于焊點(diǎn)陣列對(duì)角線最外層的位置，最大應(yīng)力位于危險(xiǎn)焊球上端與BGA接觸區(qū)域。（3）建立含隨機(jī)孔洞焊點(diǎn)的熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。結(jié)合子模型技術(shù)建立電子封裝危險(xiǎn)焊點(diǎn)參數(shù)化有限元分析子模型，通過(guò)多項(xiàng)式響應(yīng)面模型建立孔洞隨機(jī)特征參數(shù)與焊點(diǎn)平均粘塑性應(yīng)變能密度增量之間的代理模型，并結(jié)合Darveaux壽命模型，最終建立
6、含隨機(jī)孔洞焊點(diǎn)的熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。（4）經(jīng)過(guò)分析得到：孔洞面積比在0.6%~18.8%范圍內(nèi)時(shí)，孔洞缺陷不會(huì)降低焊點(diǎn)的熱疲勞壽命，反而焊點(diǎn)的熱疲勞壽命會(huì)隨著孔洞半徑的增大而提高；當(dāng)孔洞位于焊點(diǎn)頂部靠近BGA端即應(yīng)力集中區(qū)域時(shí)，相對(duì)位于其他位置的孔洞，會(huì)使焊點(diǎn)的熱疲勞壽命降低，而且此時(shí)，焊點(diǎn)熱疲勞壽命對(duì)孔洞尺寸的敏感度也會(huì)降低；當(dāng)存在多個(gè)孔洞時(shí)，最大尺寸孔洞的影響起主導(dǎo)作用，孔洞數(shù)量對(duì)焊點(diǎn)熱疲勞壽命的影響較小。關(guān)鍵詞：球柵整列封裝（BGA），焊點(diǎn)，孔洞，有限元，熱疲勞壽命I含隨機(jī)孔洞BGA焊點(diǎn)熱疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究A
7、BSTRACTThermalfatigueofsolderjointsisoneofthemainfailuremechanismsofavionicsintheworkingenvironment.Electronicpackaginginthemanufacturingprocess,thesolderjointswillinevitablyproduceinternalvoiddefects,andthesevoiddefectscanhaveanindefiniteeffectonthethermalfati
8、guelifeofelectronicpackages.Inthispaper,theBGApackageforaviationisusedastheresearchobject.Bycombiningthefiniteelementmethodandtheprobabilisticanalysis,amethodofpredictingthe
