择要 本文以PBGA焊点形状成形CAD和焊点热委靡寿命靠得住性CAD研讨为例，提出smt焊点形状成形和靠得住性一体化设想思惟，并对实在现体例停止了阐发研讨，给出了详细完成步聚和研讨功效。 1 弁言焊点靠得住性是接纳外表组装手艺构成的电子产物的性命，对航空和军用smt产物，其首要程度尤其凸起。焊点形状现实及其CAD手艺是研讨smt焊点成形后的外表多少形状与焊点靠得住性之间干系的新现实、新体例，最近几年来表里在该方面的研讨相称活泼 。

     smt焊点因型浩繁且 其形状大多为庞杂的三维形状，研讨难度较大。为此今朝在smt焊点形状现实研讨方面尚存在很多不完美的地方。比方，至今还没有将焊点形状成形CAD和焊点热委靡寿命靠得住性CAD连系一体的smt焊点形状CAD研讨功效。本文以塑料球珊阵列器件焊点形状研讨为例，经由进程形状建模和成形展望、模子转换，热应力应变和委靡寿命靠得住性展望CAD无机地连系为一体，构成smt焊点形状CAD适用软件，较好地处置了smt焊点优化CAD题目，进一步完美了smt焊点形状现实和体例。 2 PBGA焊点形状成形CAD 2.1 PBGA三维焊点形状建模 PBGA元器件单个焊点形状的模子可表现成图1所示情势 ，此中rl、r2别离为PCB和芯片基板焊盘半径，同时也是焊点形状高低两圆半径。h为焊点高度，θ1、θ2为打仗角，w为焊点大径向尺寸。因为Surface Evolver软件操纵于smt焊点形状成形展望具备杰出的成果 ，本文用其对PBGA焊点形状停止展望。PBGA焊点液态钎料和与其打仗的固相、气相所构成的三相体系能量以泛函情势可描写为 ： 1=ƒƒ A γ d A + ƒƒƒνρ g z + λ [ ƒƒƒ v l d v -V 0 ] （1）式中：γ 为 外表张力；A为焊点自在外外表积；p、g、v为钎料的密度、重力加快度和体积；h、z 为焊点高度和高度坐标；F为焊点所蒙受力；λ为拉格朗日乘子。式（1）的被积函数知足欧拉一拉格朗日方程时，可得泛函极值，Surfacd Evolver 基于小能量道理，操纵变分题目的数值解法求解钎料的均衡形状，即焊点形状。 2.2 PBGA三维焊点形状成形展望图2为一组操纵Surface Evolver软件展望的差别钎料体积情况下的PBGA焊点形状样例，形状首要参数有钎料体积V、焊点高度h、焊点大径向尺寸W。将该展望功效经数据处置后可构成钎料体积与别的形状参数之间的干系图表。与此类似，经由进程各类差别形状参数情况下PBGA焊点形状的展望和数据处置，可得到一系列焊点形状首要参数之间的彼此干系论断，这些论断可操纵于指点PBGA器件布局设想和组装工艺设想[6]。 3 PBGA焊点形状与热靠得住性CAD 3.1PBGA焊点热应力应变无限元阐发模子 PBGA焊点热应力应变剖析通俗先操纵数学简化体例肯定元器件中受应力应变大处的关头 焊点和响应的热变形位移量，而后再以无限元体例对关头焊点停止细化阐发。当对上述已展望的焊点形状停止细化阐发时，其困难之一是要将已构成的焊点形状外表模子转化为热应力应变无限元阐发所需的现实模子。昆山smt本文提出并操纵了将焊点形状成形展望功效一三维形状外表模子转化为三维实体模子的体例来成立热应力应变无限元阐发模子。该体例操纵焊点展望形状的外表节点坐标及其散布纪律，经由进程按ADINA-IN的输入数据格局请求体例的转换法式停止转换，进拔出三维体体内节点，后构成具备如图（图略）所示情势的、由6节点棱柱体三维固体单元构成的PBGA焊点无限元阐发模子。为简化转换进程，从展望形状模子中提取的外表节点个数可过度拔取，若应力阐发时需进步精度，可操纵ADINA-IN自动细分功效对三维实体模子作进一步细分。 3.2PBGA焊点热应力应变剖析和热委靡寿命展望操纵ADINA软件的非线性弹塑性蠕变资料阐发功效和相干热委靡寿命计较式[7、8、9]，经由进程-55℃~+125℃热轮回前提下的热力应变剖析和委靡寿命展望有如下论断：

     PBGA外凸型（w≥2r）焊点的热委靡寿命随钎料体积增添而增大；内凹型（w‹2r）焊点在一无所知规模内比外凸型焊噗具备更高的热委靡寿命；焊点所受外力差别其形状及委靡寿命差别；焊盘半径变更也将引发焊点热委靡寿命的变更。 3.3PBGA焊点形状与热委靡寿命之间的干系抒发式本文操纵通用阐发统计软件一社会迷信统计阐发法式对以上阐发功效和以正交实验体例挑选的差别工艺前提下的阐发功效、也即焊点形状与委靡寿命之间的多变量干系停止了多元线性回归阐发处置，得出了三种差别组装工艺情势的焊点形状与委靡寿命之间的干系抒发式。这三种情势别离为：（1）焊点高度不牢固、芯片在工艺状态下的抒发式 Nf+β（a+bR+cV²+dr V +F +eR VF+Frvf+gR²+hRVF +iR F ）（2）式中：R，V，F别离为高低焊盘半径、钎料体积和单个焊点蒙受的芯片分量。此中：a=7743.622273; b=-9145.314152; c=612.403920; d=7049.710307; e=-62.129717; f=33.397448; g=1550.556975; h=-1422.718031; i=658.951238.β为焊点阵列情势批改乘子，它对差别规格焊点阵列对该抒发式的差别影响停止批改，该乘子经由进程对差别焊点阵列与关头焊点热位移量值之间的干系和影响纪律的总结及数据处置而得，其抒发式为： β=（9aL³+bL²+cL+d）/e （3）式中：L为焊点阵列中间到关头焊点的中间距，单元为 mm：a=-0.043229167 b=5.078348214; c=-128.127083333; d=3928.392857143; e=853.292817143; (2)焊点高度不牢固、芯片鄙野生艺状态下的抒发式 Nf=β（a+bRcV²F+dRF+eR³VF+Frvf） （4）式中：a=13005.274474;b=-3820.337927;c=-70.786349;d=69,411249;e=-3.468010;f=3.135109. (3)焊点高度H牢固工艺状态下的抒发式 Nf=β（a+bH+cV+dR/H+eR³/H） （5）式中：a=-7778.052831;b=108540.07883;c=-430.651020;d=100.384075;e=-4.192278. 4smt焊点形状CAD软件 4.smt焊点形状展望CAD体例在此以焊点的热委靡寿命作为形状是不是公道的首要评估按照，以焊点布局参数的某些设想请求作为焊点形状的限定前提，以热轮回负载状态等外容首要依靠于现实公式和假定，与现实状态有必然的差异。以是，操纵该道理和体例所得的焊点应力应变和委靡寿命等展望功效，并不必然能与现实数值完整合适。但因为对统一类焊点比拟阐发规范分歧性，响应的焊点形状公道性评估体例是迷信的，是以，其评估功效的准确性是可托的。或说，这是一种在特定前提下经由进程以定量的焊点机能参数停止绝对比拟评估，而取得定量的焊点形状布局优化数值功效的CAD体例，(smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海smt)其阐发定评估数值与现实数值的合适程度并不影响优化功效。 4.2smt焊点形状与靠得住性CAD软件完成本文以PBGA焊点形状为例完成了焊点形状展望CAD的根基思惟，并在Winows95/98平台上构成了具备杰出人机界面的交互式适用软件，昆山smt其软件由二大局部构成。一局部为“smt焊点成形软件”，其功效是基于小能量道理、操纵Surface Evolver软件、接纳无限元体例、借助已成立并贮存的各类焊点形状初始模子、按照操纵者以人机对话情势输入或挑选的各类前提，自动停止所设想焊点的成形演化井输入成构功效形状。二局部为“smt焊点形状靠得住性评估软件”，其功效是基于焊点的应力应变阐发和委靡寿命计较、借助已堆集并佬存的各类smt焊点的委靡寿命数据，对指定的焊点形状停止应力剖析、寿命展望及公道性评估，并输入焊点应力应变、委靡寿命数值和形状参数批改倡议。这局部的功效相称于图中虚线框中的右半局部，其输入为特定焊点形状布局参数和资料机能参数，输入为焊点的应力应变散布图及焊点委靡寿命或形状参点窜倡议。本文接纳的焊点形状评估体例分为野生到场阐发评判体例和自动阐发评估体例。前一种体例将前后二次成形的焊点应力应变阐发及热委靡寿命计较功效停止阐发判定，野生到场批改参数停止焊点的再成形、再阐发，直至取得公道焊点形状。后一种体例操纵已贮存经历数据或经历公式，并能使成形和阐发进程不中断持续停止。在自动阐发评估体例或作为评估按照的经历公式和数据是经由进程接纳前一种体例阐发评估堆集的经历和现实经历连系构成的一个焊点形状阐发评估专家体系。 5竣事语综上所述，本文提出并根基完成了将smt焊点形状成形CAD和焊点靠得住性CAD连系为一体构成smt焊点形状优化CAD的思惟，切磋了其根基现实和体例。本文所阐述内容是作者连系现实科研课题停止持久研讨的功效，但鉴于内涵smt元器件研讨范畴的生长近况和作者的程度所限，文中很多内容有待进一步进步和完美，此后愿与处置该范畴研讨的同仁共商。