Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá tuổi thọ mỏi của mối hàn dưới các điều kiện phục vụ thực tế
Tóm tắt
Hành vi của các hợp kim hàn không chì dưới các kịch bản tải trọng phức tạp vẫn chưa được hiểu rõ. Các quy tắc tích tụ hư hỏng thông thường không tính đến các ảnh hưởng mạnh mẽ của sự thay đổi trong biên độ chu kỳ, và kết quả thử nghiệm rung ngẫu nhiên không thể được giải thích theo hiệu suất dưới các điều kiện phục vụ thực tế. Điều này là kết quả của các ảnh hưởng của các thông số chu kỳ đối với tính chất vật liệu. Các ảnh hưởng này vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn hoặc có thể dự đoán một cách định lượng, ngăn cản việc mô hình hóa dựa trên các thông số như biến dạng, công việc, hoặc_entropy_. Tùy thuộc vào phổ biên độ thực tế, quy tắc tích tụ hư hỏng tuyến tính của Miner đã cho thấy khả năng ước lượng tuổi thọ cao hơn một bậc, và những sai sót lớn hơn đã được dự đoán cho các sự kết hợp khác. Những hậu quả có thể đặc biệt nghiêm trọng cho cái gọi là sàng lọc ứng suất môi trường. Tuy nhiên, đã chứng minh rằng tích tụ hư hỏng tỷ lệ thuận với công việc không đàn hồi được thực hiện, ngay cả khi biên độ thay đổi. Điều này và quan sát về ảnh hưởng của lịch sử tải trọng đến công việc tiếp theo mỗi chu kỳ cung cấp một quy tắc tích tụ hư hỏng đã được chỉnh sửa cho phép dự đoán tuổi thọ. Các mối hàn riêng lẻ của bốn hợp kim hàn dựa trên Sn-Ag-Cu (SAC305, SAC105, SAC-Ni, và SACXplus) đã được thực hiện chu kỳ cắt ở nhiệt độ phòng, luân phiên giữa hai biên độ khác nhau trong khi theo dõi sự phát triển của độ cứng hiệu quả và công việc mỗi chu kỳ. Điều này giúp làm sáng tỏ các xu hướng và hành vi chung mà dự kiến sẽ xảy ra trong sự rung vibrations của các bộ lắp ghép điện tử vi mô. Những sai lệch so với quy tắc của Miner đã thay đổi hệ thống theo sự kết hợp của các biên độ, các chuỗi chu kỳ, và tốc độ biến dạng trong mỗi chu kỳ. Mức độ nghiêm trọng của những sai lệch cũng đã thay đổi hệ thống theo hàm lượng Ag trong hàn, nhưng những ảnh hưởng chính đã được quan sát đối với tất cả các hợp kim. Một phân tích hệ thống đã được thực hiện để đánh giá xem có những kịch bản nào có thể tồn tại trong đó các hợp kim Ag cao có khả năng chống mỏi cao hơn sẽ thất bại sớm hơn so với các hợp kim Ag thấp hơn.
Từ khóa
#hợp kim hàn #mối hàn không chì #mỏi #tích tụ hư hỏng #tải trọng phức tạpTài liệu tham khảo
J. Warren and Y. Wei, Int. J. Fatigue 32, 1853 (2010).
J. Wertz, C. Holycross, H. Shen, O. Scott-Emuakpor, T. George, and C. Cross, J. Eng. Mater. Technol. 135, 031008-1 (2013).
S. Chang, T. Pimbley, and D. Conway, Exp. Mech. 8, 133 (1968).
S. Vaynman and A. McKeown, IEEE Trans. Compon. Hybrids Manuf. Technol. 16, 317 (1993).
L. Yin, L. Wentlent, L. Yang, B. Arfaei, A. Qasaimeh, and P. Borgesen, J. Electron. Mater. 41, 241 (2012).
G. Cuddalorepatta, A. Dasgupta, and K. Holdermann, Proc. IMECE (Boston, MA, 2008).
A. Mayyas, L. Yin, and P. Borgesen, Proceedings of the ASME International (IMECE2009-12749, 2009).
K. Korhonen, L. Lehman, M. Korhonen, and D. Henderson, J. Electron. Mater. 36, 173 (2007).
B. Arfaei, Y. Xing, J. Woods, J. Wolcott, P. Tumne, P. Borgesen, and E. Cotts, Proceedings of ECTC (2008), pp. 459–465.
A. Qasaimeh, Y. Jaradat, L. Wentlent, L. Yang, L. Yin, B. Arfaei, and P. Borgesen, Proceedings of 61st ECTC (2011), pp. 1775–1781.
P. Borgesen, S. Hamasha, M. Obaidat, V. Raghavan, X. Dai, M. Meilunas, and M. Anselm, Microelectron. Reliab. 53, 1587 (2013).
M.A. Miner, J. Appl. Mech. 12, A159 (1945).
P. Borgesen, L. Yang, B. Arfaei, L. Yin, B. Roggeman, and M. Meilunas, Proc. SMTA Pan Pacific Microelectronics Symposium (2011).
L. Yang, V. Raghavan, B. Roggeman, L. Yin, and P. Borgesen, On the Complete Breakdown of Miner’s Rule for Lead Free BGA Joints (San Diego, CA: SMTA International, 2009), p. 152.
L. Yang, L. Yin, B. Arfaei, B. Roggeman, and P. Borgesen, IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies (2013), pp. 430–440.
M. Obaidat, S. Hamasha, Y. Jaradat, A. Qasaimeh, B. Arfaei, M. Anselm, and P. Borgesen, Proc. 63rd ECTC (2013).
D. Henderson, J. Woods, T. Gosselin, J. Bartelo, D. King, T. Korhonen, M. Korhonen, L. Lehman, E. Cotts, S. Kang, P. Lauro, D. Shih, C. Goldsmith, and K. Puttlitz, J. Mater. Res. 19, 1608 (2004).
D. Dutta, J. Electron. Mater. 32, 201 (2003).
L. Lehman, R. Kinyanjui, J. Wang, Y. Xing, L. Zavalij, P. Borgesen, and E. Cotts, Proc. ECTC (2005) pp. 674–681.
T. Bieler, P. Borgesen, Y. Xing, L. Lehman, and E. Cotts, Pb-Free and RoHS-Compliant Materials and Processes for Microelectronics (MRS Spring Meeting, April 2007).
T. Bieler, H. Jiang, L. Lehman, T. Kirkpatrick, E. Cotts, and B. Nandagopal, Proc. Electronic Components and Technology Conference (2008), pp. 370–381.
L. Lehman, Y. Xing, T. Bieler, and E. Cotts, Acta Mater. 58, 3546 (2010).
L. Yang, L. Yin, B. Roggeman, and P. Borgesen, Proc. 60th ECTC (2010), pp. 1518–1523.
M. Matin, W. Vellinga, and M. Geers, Mater. Sci. Eng. A431, 166 (2006).
L. Kaechele, Review and Analysis of Cumulative-Fatigue-Damage Theories. RM-3653-PM (Santa Monica, CA: The Rand Corporation, 1963).
J. Grover, Symposium of Fatigue of Aircraft Structures, Presented at the third Pacific area national meeting (San Francisco, CA, October 1959).
F. Shanley, A Theory of Fatigue Based on Unbonding During Reversed Slip (The Rand Corporation, 1952).
A. Shu, H. Huang, Y. Liu, L. He, and Q. Liao, Int. J. Turbo Jet Engines 29, 79 (2012).
H. Corten and T. Dolan, International Conference on Fatigue of Metals (Institution of Mechanical Engineers and American Society of Mechanical Engineers, 1956).
H. Liu and H. Corten, Fatigue Damage Under Varying Stress Amplitudes (NASA, 1960).
A. Freudenthal and R. Heller, J. Aerosp. Sci. 26, 431 (1959).
Y. Jaradat, J. Owens, A. Qasaimeh, B. Arfaei, L. Yin, M. Anselm, and P. Borgesen, Proc. SMTA International (2012).
Y. Jaradat, J. Chen, J. Owens, L. Yin, A. Qasaimeh, L. Wentlent, B. Arfaei, and P. Borgesen, Proc. ITHERM 2012, pp. 740–744.
D. Kececioglu and B. Sun, Environmental Stress Screening: Its Quantification, Optimization and Management (Lancaster, PA: DEStech, 2003).