论文部分内容阅读
本文对聚氨酯类聚合物封装材料进行了实验分析,从而得到其应力-应变曲线、以及力学性能等在湿热作用下的变化规律。利用ABAQUS有限元软件模拟大变形拉伸试验并与实验结果进行对比分析,并且拟合得到与本实验相关的聚氨酯类聚合物封装材料的本构模型,选用该本构模型对空穴不稳定增长进行了理论分析。利用ANSYS有限元分析软件模拟PBGA封装在湿热作用下温度场、湿度场的分布以及湿热应力的应力集中问题,同时分析了湿和热的作用对PBGA封装可靠性的影响。(1)将聚氨酯类聚合物电子封装材料置于高低温恒湿试验箱不同的时间(根据时间不同分为八组工况)。利用非金属材料万能试验机分别对以上八组工况下的材料进行大变形拉伸试验。从而得到其应力-应变曲线、力学性能等在湿热作用下的变化规律。结果表明,随着湿热作用时间的增加材料的弹性模量,屈服强度,定伸应力等可以表示材料力学性能的参数数值下降明显。(2)通过ABAQUS有限元软件模拟拉伸实验及进行数值拟合。通过实验数据得到的应力-应变曲线与通过不同应变能函数拟合得到应力-应变曲线进行比较得出：只有利用Yeoh模型拟合得到的应力-应变曲线与实验曲线重合度非常高。说明Yeoh模型适合大变形拉伸试验的模拟,可以作为聚氨酯类聚合物材料的本构模型,通过模拟结果可以得到其本构模型的参数。(3)利用空穴分叉理论和有限变形的理论,对封装材料内部由于空穴存在而导致的"popcorn"失效进行理论研究和分析,最主要的是在于给定应变能函数的情况下推导空穴率f与σ之间的解析关系。对f-σ解析关系进行数值分析发现：聚氨酯类聚合物电子封装材料内部是否发生"popcorn"失效与封装材料本构模型的形式紧密相关。(4)基于热力学理论,湿气分析理论、蒸汽压力分析理论以及等效热应力分析等理论,选择对湿热敏感的PBGA封装体,建立有限元模型进行分析。其中包括热有限元分析和湿有限元分析：1)热分析,研究其在不同的工作时间下的温度分布、热应力分布情况。有限元分析结果发现芯片周围温度最高,最终得到了由于热应力集中问题而导致封装器件失效得结论。2)湿分析,在潮湿环境下电子封装内各个组成部分由于材料不同吸湿状况不同,由于湿膨胀系数的不同导致界面应力集中。探讨不同情况下电子封装可能的失效模式,通过有限元模拟分析对PBGA封装体可靠性问题进行了研究。