Micro-USB电连接器无铅焊点热疲劳寿命研究

发布时间：2018-10-23 14:57

【摘要】：随着现代工业的迅速发展,Micro-USB电连接器已经成为了人们生活中不可或缺的电子产品,对Micro-USB电连接器的使用寿命也随之提上了议程。焊点是连接Micro-USB电连接器电气和机械特性的桥梁,一旦焊点失效将直接致使其整体失效,因此对电连接器焊点的寿命预测是很有意义的。本文通过在温度(-55℃-+125℃)周期性循环变化作用下,分析焊点的失效模式和失效机理,介绍了无铅焊点的热疲劳寿命。焊点采用的是Sn3.5Ag0.75Cu合金材料,其熔点温度为217℃左右。当循环温度达到熔点的0.5时,焊点将会产生蠕变和应力松弛,即能有效预测焊点在极限工作条件下的使用寿命。本文对Micro-USB电连接器焊点在周期性温度变化条件下的寿命预测,主要工作内容有:采用三维建模软件Pro/E建立Micro-USB电连接器实体模型,主要包括Micro-USB电连接器主体、金属Pin、导线线芯和SnAgCu无铅焊点四个部分,并去除对分析结果影响不大的尖角部分,然后将其导入到有限元分析软件ANSYS中进行热疲劳寿命分析;采用ANAND统一性本构方程模型描述焊点在循环温度载荷作用下的力学行为;采用参数化语言APDL命令设计了循环温度载荷,并通过模拟理论分析计算焊点应力应变分布和变化情况。由于材料之间的热膨胀系数不匹配,在低温开始时刻焊点应力应变最大,高低温保温期间应力应变出现下降,在升温和降温期间应力应变变化最大。由此可见焊点萌生裂纹将在升温或降温期间,最终只是焊点失效;运用基于塑性应变的Coffin-Manson经验公式计算出焊点在热循环温度作用下的热疲劳寿命。最终结果表明Micro-USB电连接器焊点在温度周期性循环温度作用下,最大应力应变发生在焊点与金属Pin接触的底部,并且中间焊点最为突出,由此可见,焊点裂纹萌生将从这里开始。计算结果表示焊点的寿命为1146次,印证了Micro-USB电连接器质量的可靠性。
[Abstract]:With the rapid development of modern industry, Micro-USB electrical connectors have become an indispensable electronic product in people's lives, and the service life of Micro-USB electrical connectors has also been put on the agenda. The solder joint is the bridge connecting the electrical and mechanical characteristics of the Micro-USB electrical connector. Once the solder joint fails, it will lead to the whole failure directly, so it is very meaningful to predict the life of the electric connector solder joint. In this paper, the failure mode and failure mechanism of solder joints are analyzed under the cyclic variation of temperature (-55 鈩，

本文编号：2289580