Оценка качества монтажных соединений электронной аппаратуры

Таким образом, в настоящее время оценка свойств МОС сводится к оценке прочности соединений с помощью измерении усилий, вызывающих разрушения соединений при испытаниях их на механическую прочность. Являясь замечательным методом оценки качества соединений в целом, при решении отдельной задачи: оценивания свойств материалов, приходится сталкиваться с существенным недостатком указанного метода – за

висимости наблюдаемых результатов не только от свойств материала, но и конструктивных особенностей соединения и технологического процесса подготовки поверхности. Это не дает возможности, например, использовать признанную методику оценки прочности при испытании на растяжение, так как для измерения напряжения разрыва, необходимо оценивать эффективную площадь соединения.

При разрыве образца возникает поверхность разрыва (ПР), которую можно наблюдать при анализе результатов испытаний. Можно предположить, что измерение площади этой поверхности даст возможность оценивать эффективную прочность материала, а так же предположить, что выше перечисленные свойства участвуют в формировании ПР и наблюдение этой поверхности дает возможность получать существенную информацию при оценке свойств материала. В этой связи возникает задача анализа механизма формирования ПР, и возможности отображения на поверхности свойств материала.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗРЫВА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ МАТЕРИАЛОВ, ОБРАЗУЮЩИХ МОНТАЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ, НА ПРОЧНОСТЬ

2.1 Моделирование процессов разрушения монтажного соединения ЭА

Основой моделирования процессов разрушения монтажного соединения ЭА может послужить теория разрушения твердых тел, основные положения которой предполагают рассматривать процесс разрушения, как действие явлений ползучести, и хрупкого разрушения, возникающих при действии внешней силовой нагрузке, при этом возникают условия для превышения допустимого предела прочности. Представляется важным обеспечение такого механизма разрушения, когда не происходит значительной перестройки внутренней структуры материала, т.е. уменьшение влияния явления ползучести.

Многие свойства материалов и, в частности, механические и диэлектрические свойства обнаруживают своеобразные особенности, обусловленные частично замедленной реакцией материала на внешние воздействия. Всякая деформация материала под действием внешней силы не сопровождается мгновенной перестройкой внутренней структуры до состояния равновесия, отвечающего новым условиям. Для этого требуется некоторый промежуток времени, пока все частицы в соответствии с этими условиями придут в равновесие. Так, если быстро деформировать материал и поддерживать степень деформации постоянной, то необходимое для этого напряжение постепенно уменьшается (релаксация напряжения). Если же, быстро деформировав материал, поддерживать постоянным напряжение, то некоторое время будет увеличиваться деформация (релаксация деформации). Таким образом, процесс перехода частиц в новое состояние равновесия, объясняющее ползучесть сопровождается релаксацией. В рассматриваемом случае имеется в виду ослабление напряжения, созданного внешним воздействием.

Релаксация наблюдается и во многих других системах и явлениях. В низкомолекулярных системах типа газа или жидкости подвижность частиц настолько велика, что релаксация заканчивается в кратчайшие промежутки времени, измеряемые тысячными или миллионными долями секунды или еще быстрее. Поэтому в тех системах с влиянием релаксации приходится сталкиваться только при рассмотрении процессов, происходящих с очень большими скоростями. Но в материалах, находящихся в твердом состоянии, затрудненность перемещения частиц, обусловленная различными связями, приводят к тому, что некоторые перемещения частиц происходят медленно. Это приводит к малой скорости соответствующих релаксационных явлений и существенно отражается на многих свойствах. Таким образом, минимальное влияние процесса разрушения на перестройку структура материала связано с обеспечением возможности выбора такого режима испытаний, когда время разрушения материала становится значительно меньше времени релаксации.

Процесс разрушения протекает более или менее постепенно и для своего завершения требует определенного времени . Это время, необходимое для развития процесса разрушения от момента нагружения тела до момента его разрыва, называется временной прочностью или долговечностью материала [19].

Долговечность разрушаемого материала , растягивающее напряжение и абсолютная температура Т связаны следующим соотношением:

,(2.1)

где , и – постоянные, зависящие от природы и структуры материала.

Логарифмируя (2.1), получаем

,(2.2)

где – энергия активации процесса разрушения.

Эти формулы проверялись на большом количестве разнообразных материалов (металлы, стекла, полимеры, кристаллы и др.) при изменении на 8-10 порядков и изменении в широких пределах. Как показали опыты, у всех материалов приблизительно одинаково и равно примерно , т. е. близко к периоду колебаний атомов около положений равновесия. Строя зависимость от , для данного , можно экспериментально определить . Установлено, что для металлов хорошо совпадает с энергией сублимации, для полимеров – с энергией термической деструкции, т.е. с энергией разрыва химических связей.

Универсальность полученных закономерностей позволяет заключить, что процесс разрушения твердого тела всегда имеет кинетический характер (т.е. протекает во времени) и природа его для всех тел одинакова. Физический механизм этого процесса представляется в настоящее время следующим образом.

Атомы твердого тела совершают тепловые колебания с периодами . Под действием тепловых флуктуации время от времени происходит разрыв химических связей. Вероятность этого события, равная , зависит от высоты активационного барьера и температуры , уменьшаясь с ростом и понижением . В отсутствие внешнего напряжения (при ) энергия, необходимая для разрыва связи, равна для металлов и для полимеров. Напряжение , созданное в теле, уменьшает энергию активации процесса разрушения с до и тем самым увеличивает вероятность разрыва связей, а следовательно, и число разорванных связей в единице объема.

 Скачать реферат