考虑多失效机理耦合的电子产品寿命预测方法研究

摘要

电子产品在运输、服役过程中受到复杂环境的综合影响，如温度循环、随机振动、冲击、电磁、湿度等综合应力共同作用加速产品失效。为确保设计、生产的电子产品满足既定的使用寿命要求，研究电子产品考虑多失效模式耦合下的寿命预测具有非常重要的意义，能够为电子产品的寿命预测和试验提供技术支撑。
　　本文主要分析了电子产品的失效物理理论，重点讨论了电子产品的典型失效模式与失效机理，以及电子产品在温度循环、随机振动循环、电应力单独作用下的寿命预测模型。在失效物理的寿命预测的基本假设和建模方法的基础上，给出了多失效机理耦合下的寿命预测流程及方法。研究了热疲劳失效、振动疲劳失效两种失效模式耦合作用下的失效机理，并采用线性累积损伤方法和渐进损伤叠加方法两种方法，对温度循环与随机振动循环耦合的电子产品失效寿命进行预测。对球栅阵列封装的BGA(Ball Grid Array)器件用作分析，通过建立有限元模型进行焊点的应力应变分析，然后利用本文提出的流程及方法预测该产品在综合应力作用下的失效寿命。将仿真结果与Haiyu Qi完成的试验结果进行对比，验证本文提出的方法的可行性和准确性。
　　综上所述，本文从失效物理的角度分析了其失效的原因，通过理论建模、仿真分析和试验对比，研究了考虑多失效机理耦合下的电子产品寿命预测方法。本文的研究成果将对复杂环境中，多失效模式共同作用导致电子产品失效寿命的预测研究应用具有借鉴意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究思路与主要内容

第二章 基于失效物理的电子产品寿命预测理论研究

2.1 基本失效物理模型

2.2 电子产品典型的失效机理及其寿命预测模型

2.3 本章小结

第三章 多失效机理的寿命预测方法研究

3.1 多失效机理独立作用的电子产品寿命预测方法

3.2 多失效机理耦合下的寿命预测流程及方法

3.3 温度循环和振动应力耦合下的寿命预测方法

3.4 本章小结

第四章 温度循环和随机振动共同作用下焊点的寿命预测

4.1 有限元建模

4.2 温度循环单独加载下的疲劳寿命预测分析

4.3 随机振动加载下的疲劳寿命预测分析

4.4 温度循环和随机振动共同加载下的寿命预测

4.5焊点不同工艺参数对耦合失效寿命的影响分析

4.6 本章小结

第五章 试验验证

5.1 试验环境

5.2 温度循环试验结果

5.3 随机振动试验结果

5.4 温度循环与随机振动共同作用下的试验结果

5.5 仿真结果与试验结果分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果