关键词 SMT 焊点可靠性 随机振动 能量分析法
The Energy-analysing Method for the Analysis of
the Reliability of the SMT Solder Joint under the
Random Vibration Condition
the Reliability of the SMT Solder Joint under the
Random Vibration Condition
Zhang Xiusen
Xi′an University of Technology
Xi′an University of Technology
Abstract Propose the energy-analysing method to analyse the reliability of SMT solder joint under the random vibration condition.This method is simple,convenient and useful.
Keywords SMT Solder joint reliability Random vibration Energy-analysing method
Keywords SMT Solder joint reliability Random vibration Energy-analysing method
在表面安装技术中，焊点是电子元件与基材之间电气与机械两者的接口。因此，组件的可靠性直接取决于组件寿命期间焊点的完好程度。
一般情况下，造成表面安装焊点失效的因素主要有三个：热循环、功率循环及机械挠曲。前两个因素均和电子元件与印刷线路板之间的温度差有关，由于两者的 CTE系数不匹配，形成热应力，多次循环之后SMT焊点便疲劳失效。目前这两方面的研究报道比较多，也比较深入。第三个因素也是一个不容忽视的因素，电子产品在流通、使用过程中不可避免的受到随机振动的作用，印刷线路板在外界激励之下产生挠曲，共振时更为严重。无引线元件与印刷线路板之间的应力完全要由锡铅焊料来吸收，时间长了焊点就容易失效；而有引线元件与印刷线路板之间的应力则由引线和焊料一起来吸收，但是如果引线不够柔顺，焊点也容易失效。目前这方面的研究报道不多，可见人们对此重视程度不够，本文就随机振动SMT焊点的可靠性分析方法进行探讨。
一般情况下，造成表面安装焊点失效的因素主要有三个：热循环、功率循环及机械挠曲。前两个因素均和电子元件与印刷线路板之间的温度差有关，由于两者的 CTE系数不匹配，形成热应力，多次循环之后SMT焊点便疲劳失效。目前这两方面的研究报道比较多，也比较深入。第三个因素也是一个不容忽视的因素，电子产品在流通、使用过程中不可避免的受到随机振动的作用，印刷线路板在外界激励之下产生挠曲，共振时更为严重。无引线元件与印刷线路板之间的应力完全要由锡铅焊料来吸收，时间长了焊点就容易失效；而有引线元件与印刷线路板之间的应力则由引线和焊料一起来吸收，但是如果引线不够柔顺，焊点也容易失效。目前这方面的研究报道不多，可见人们对此重视程度不够，本文就随机振动SMT焊点的可靠性分析方法进行探讨。
1 SMT焊点的可靠性分析
我们可以将表面安装元件、焊点、印刷线路板看作一个系统，对该系统的能量出入进行分析，看系统的运动趋势，由此对焊点的可靠性进行评价。
1.1 系统的能量方程
对于一个既定的系统，它本身含有一定的能量，它从外界环境吸收能量，同时也向外部耗散能量，但是它本身所能容纳的能量是有限的，如果对它施加的能量过多的话，这个系统就容易发生质变。为方便起见，我们从单自由度系统说起，对于一个单自由度系统，任意时刻它所含的能量为：
(1)
对于一个既定的系统，它本身含有一定的能量，它从外界环境吸收能量，同时也向外部耗散能量，但是它本身所能容纳的能量是有限的，如果对它施加的能量过多的话，这个系统就容易发生质变。为方便起见，我们从单自由度系统说起，对于一个单自由度系统，任意时刻它所含的能量为：
(1)式中：
(2)
(2)为系统的势能函数，其中g(x)为系统的恢复力。