تخمین عمر خستگی اتصالات لحیم در بوردهای الکترونیکی فضایی تحت ارتعاشات سینوسی

تحلیل رفتار مودال و بررسی پاسخ دینامیکی بوردهای الکترونیکی تحت یکی از چالشهای اساسی در طراحی بوردهای الکترونیکی، فضایی خستگی بارهای ارتعاشی اهمیت بالایی دارد. این پدیده ناشی از ارتعاشات می توانند باعث جداشدگی تدریجی قطعات از سطح بورد به دلیل ارتعاشات مداوم و تغییرات دینامیکی تنش در محل اتصال رخ داده شوند. پیکربندی های الکترونیکی مختلف موجود در بوردهای الکترونیکی و می تواند منجر به ترک خوردگی یا واماندگی لحیم شود. در این مقاله یک هر کدام پاسخ متفاوتی به ارتعاشات دارند. به عنوان مثال، در پیکربندی بورد شش لایه با ۱۸۹ المان الکترونیکی شامل پیکربندی های BGA، BGA توپهای لحیم نقش اساسی در انتقال نیروهای دینامیکی دارند و Leaded و LCCC مورد مطالعه قرار گرفته است تخمین عمر و احتمال می توانند به دلیل خستگی ناشی از ارتعاشات دچار ترک خوردگی و در نهایت خرابی این پیکربندی ها تحت تاثیر ارتعاشات سینوسی به صورت عددی شکست شوند. در مقابل در پیکربندی Leaded پایه های بلندتر بررسی شده است. همچنین تاثیر سه آلیاژ لحیم SAC۳۰۵، PB۹۰SN۱۰ می توانند تا حدی ارتعاشات را جذب کنند اما در عین حال ممکن است تحت بارهای خمشی آسیب پذیرتر شوند. پیکربندی های LCCC نیز به دلیل اتصالات سرامیکی و انعطاف پذیری، کمتر حساسیت بیشتری به شکست ناشی از ارتعاشات مکانیکی دارند. برای پیش بینی و تحلیل میزان آسیب پذیری بوردهای الکترونیکی در برابر ارتعاشات سینوسی، از روش های عددی و آزمون های تجربی استفاده می شود. تحلیل فرکانسی به منظور استخراج مودهای طبیعی بورد و بررسی نحوه توزیع تنش و کرنش در شرایط مختلف انجام می شود. علاوه بر این تحلیل دامنه فرکانسی برای بررسی اثر فرکانس های تحریک بر رفتار دینامیکی بورد الکترونیکی ضروری هستند. با انجام این تحلیل ها می توان نقاط بحرانی که بیشترین تغییر شکل و تنش را تجربه می کنند شناسایی کرده و با اصلاح طراحی، از بروز و SN۱۰۰C بر میزان مقاومت در برابر خستگی مطالعه گردید. تحلیل های مبتنی بر انرژی کرنشی نشان داد که پیکربندی های Leaded به دلیل جذب بهتر تنش های ارتعاشی بالاترین طول عمر را دارند در حالی که LCCC بیشترین حساسیت به خرابی را نشان می دهد این نتایج با مدل سازی ویبول دو متغیره بررسی شده و می تواند به بهینه سازی طراحی بوردهای مقاوم در برابر ارتعاشات کمک کند.

کلیدواژه ها:

تخمین عمر خستگی بورد الکترونیکی ، احتمال واماندگی