Thermomechanical analysis on solder joints

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
1998
Major/Subject
Rakenteiden mekaniikka
Mcode
Rak-54
Degree programme
Language
fi
Pages
54
Series
Abstract
Elektronisten laitteiden pienentyessä komponenttien liitosten kestävyys vaikuttaa yhä enemmän laitteiden luotettavuuteen. Sähkövirta lämmittää laitteita, jolloin komponentit pyrkivät laajenemaan. Katkaistaessa virta alkaa laite jäähtyä. Komponenttien erisuuruinen lämpölaajeneminen aiheuttaa liitokseen jännityksiä, joiden vuoksi liitoksessa olevaan juotteeseen voi syntyä pysyviä muodonmuutoksia. Kytkettäessä virta päälle ja pois useita kertoja aiheutetaan juotteeseen toistuvia kuormituksia. Kokeissa on havaittu metallin kestävyyden toistuvalle kuormitukselle olevan verrannollinen yhden kuormitustoiston aikana tapahtuvaan pysyvään venymään. Elektronisissa laitteissa komponentit kiinnitetään piirilevyyn juottamalla. Juotteena käytetään yleensä tinapohjaisia metalliseoksia, koska näiden sulamislämpötila saadaan oikealla seostamisella matalaksi. Yleisimmin käytetyn tina-lyijy -seoksen sulamispiste on 183 °C. Koska juotteen sulamislämpötila on matala, kestävät juotettavat komponentit juottamisessa syntyvät rasitukset ja juottamiseen vaaditaan vähän energiaa. Juotteen matalan sulamislämpötilan vuoksi sen homologinen lämpötila, eli käyttölämpötilan suhde sulamislämpötilaan, on yleensä korkea. Korkeassa lämpötilassa metallin viskoosit ominaisuudet tulevat määrääviksi. Esimerkiksi juotteiden kimmokertoimen määrittäminen vetokokeilla on 20 °C lämpötilassa vaikeaa. Metallien muodonmuutosten ja murtumien etenemisen selvittämiseksi on kehitetty erilaisia materiaalimalleja. Murtumisen laskennassa käytetyt mallit perustuvat aineessa tapahtuviin muodonmuutoksiin. Tämän vuoksi on tärkeää laskea muodonmuutokset mahdollisimman luotettavasti. Millaisia materiaalimalleja on kehitetty ja mitä metallin ominaisuuksia eri mallit ottavat huomioon? Tässä työssä on tutustuttu metallin muodonmuutosominaisuuksiin ja murtumiseen sekä muodonmuutosten ja murtumiskestävyyden laskentaan. Lopuksi on laskettu pintaliitostransistorin liitoksen kestävyys toistuvasta lämpötilan muutoksesta aiheutuvalle kuormitukselle. Tavoitteena on ollut tutustua laskentaan liittyviin ongelmiin.
Description
Supervisor
Paavola, Juha
Thesis advisor
Kouhia, Reijo
Keywords
Other note
Citation