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无铅焊料热界面材料厚度对随机振动环境下电子元件可靠性的影响
电子元件的可靠性一直是工程师面临的挑战。本研究解决了了解随机振动对无铅焊料作为电子元件内热界面材料 (TIM) 的可靠性的影响这一关键需求。ANSYS 软件用于设计、开发和模拟电子模型，重点关注 TIM。SAC405 无铅焊料用作 TIM，其厚度在 0.01 到 0.06 毫米之间变化（间隔为 0.01 毫米）。本研究的结果揭示了相关的相关性。随着 TIM 厚度的增加，应力和应变明显减少，而变形增加。值得注意的是，TIM 厚度和疲劳寿命之间存在直接关系；较厚的 TIM 与增加的疲劳寿命相关。此外，当 TIM 厚度为 0.01 毫米时，公式 1、2 和 3 的疲劳寿命测量值分别为 2.76 x 104、1.63 x 104 和 0.792 x 104。这些发现对工程师具有深远的影响，如果使用无铅焊料作为 TIM，它们将作为指导框架，帮助选择电子元件的最佳 TIM 厚度。了解应力、应变、变形和疲劳寿命之间的权衡至关重要，使工程师能够在电子系统设计和开发过程中做出明智的决策，最终提高整体可靠性。本研究建议在电子应用中使用无铅焊料作为 TIM，因为它具有热和可靠性方面的优势。
优化板级可靠性测试板的边界条件，以最大限度提高热循环和随机振动下球栅阵列焊点的疲劳寿命
摘要：为提高热循环和随机振动条件下焊点疲劳可靠性，对板级可靠性（BLR）试验板的螺丝孔位置进行研究。建立BLR试验板的有限元模型，推导了热循环和随机振动条件下影响焊点疲劳寿命的主要参数塑性应变能密度和1-sigma应力。通过灵敏度分析，分析了螺丝孔位置与疲劳寿命主要参数之间的相关性。通过多目标优化，确定了热循环和随机振动条件下焊点疲劳寿命最大的螺丝孔位置。与初始螺丝孔位置的BLR试验板相比，优化螺丝孔位置后的BLR试验板在热循环和随机振动条件下的疲劳寿命明显提高。
随机振动下多层功率模块封装行为分析
论文 [5] 提出了一种非线性和基于时域的分析模型，用于在统一振动机制下获得 SMP 的寿命。这项研究表明，对于弹性范围内的材料，振动频率越高，损坏程度就越大。然而，对于非弹性范围，低负载频率会在每个循环中对焊料造成更大的损害。此外，[6] 提出了一种热循环和动态振动负载对 SMP 的影响模型，该模型使用叠加规则，并分别针对这些影响获得焊料的疲劳寿命。这项研究表明，振动和热应变对焊料互连具有弹性和非弹性行为，在 SMP 的疲劳研究中应同时考虑，尤其是对于汽车和军事应用等移动系统。
超越 PSD 限制的随机振动测试
使用快速傅里叶变换模拟进行随机振动测试的传统方法已经过时，因为这种方法仅限于考虑功率谱密度。后者意味着 FFT 方法基于高斯随机信号模型。但是，MIL-STD- 810F 标准规定“必须小心检查现场测量的非高斯行为概率密度”。现在要求测试工程师“确保在遇到非高斯分布时测试和分析硬件和软件是合适的”。人们普遍认为时间波形复制可以解决非高斯问题。然而，TWR 方法不是模拟，因为复制测试仅代表一个测量的道路样本，而不是像模拟测试那样代表一种道路类型。这里讨论了复制和模拟之间的这种差异。考虑了两种基于峰度和偏度特征的非高斯模拟方法（多项式函数变换和特殊相位选择），并给出了模拟各种现场数据的实例。