本书涵盖了电子器件在封装性能评估或仿真过程中所需要的材料和结构力学性能分析的主要技术内容，从不同封装材料的本构关系实验研究，到不同本构模型的参数标定和二次开发，再到焊点结构各种组合荷载下力学性能的数值仿真，最后到板级芯片结构力学行为的寿命评估。
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目录
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第一篇 焊料本构行为
第1章 绪论 1
1.1电子封装简介 1
1.2电子封装材料的变迁 2
1.3力学方法在封装领域的应用 2
1.3.1 本构模型 3
1.3.2 疲劳模型 5
1.3.3 跌落冲击 6
1.3.4 电迁移和孔洞演化 7
1.3.5 多场荷载下焊料力学性能 9
1.3.6 小结 10
1.4本书内容安排 10
参考文献 11
第2章 锡铅共晶焊料力学行为 12
2.1应用背景与需求 12
2.2退火条件对锡铅共晶焊料拉伸性能的影响规律 13
2.2.1 实验工况 14
2.2.2 未经退火处理试件的拉伸实验 16
2.2.3 退火温度的影响规律 16
2.2.4 退火时间的影响规律 17
2.2.5 退火条件的优化 18
2.2.6 退火条件对应变率相关性的影响 21
2.2.7 一种简洁的锡铅共晶焊料统一蠕变塑性模型 22
2.3不同温度下锡铅焊料拉伸性能 24
2.3.1 实验工况 26
2.3.2 实验结果和讨论 29
2.3.3 Anand本构模型 32
2.3.4 统一蠕变塑性本构模型 39
2.3.5 Anand和统一蠕变塑性本构模型的对比 45
2.4小结 46
参考文献 46
第3章 无铅焊料力学行为 48
3.1应用背景与需求 48
3.2退火条件对 SAC305共晶焊料拉伸性能的影响规律 48
3.2.1 实验步骤 49
3.2.2 实验结果和讨论 50
3.2.3 简明形式的统一蠕变塑性本构模型 55
3.2.4 主要结论 59
3.3纳米压痕对退火后残余应力的分析 59
3.3.1 实验方法 59
3.3.2 结果讨论 62
3.3.3 主要结果 67
3.4冷却与退火对无铅焊料压痕响应的影响 68
3.4.1 试样制备和实验方案 68
3.4.2 实验结果和讨论 69
3.4.3 保载阶段蠕变行为 71
3.4.4 接触刚度 72
3.4.5 残余压痕形貌 74
3.4.6 主要结论 75
3.5 Anand本构模型 75
3.5.1 实验计划 75
3.5.2 本构模型基本方程 76
3.5.3 材料常数的确定 77
3.5.4 Anand模型与实验数据的对比 78
3.6小结 81
参考文献 82
第4章 适用于 SnAgCu焊料大应变率范围的统一蠕变塑性本构模型 83
4.1介绍 83
4.2改进的统一蠕变塑性本构模型 84
4.3本构模型参数确定 86
4.4低应变率下本构模型校准 87
4.5中等应变率下本构模型校准 91
4.6高应变率下本构模型校准 95
4.7新本构模型在所有应变范围下的行为总结 97
4.8在极限应变率下新本构模型与其他模型的对比 99
4.9小结 101
参考文献 101
第5章 无铅焊料的拉伸和纳米压痕本构关系的校准 103
5.1简介 103
5.2样品制备和实验设置 104
5.3实验结果 105
5.4理论分析 108
5.5小结 111
参考文献 112
第6章 基于霍普金森杆实验的封装材料力学性质 113
6.1霍普金森杆实验原理 113
6.2电子封装材料的高应变率应用 114
6.3高应变率测试方案 114
6.4结果讨论 116
6.4.1 应变率响应 116
6.4.2 本构响应 117
6.4.3 应变率与本构反应之间的关系 119
6.5应变率硬化和热软化 120
6.6本构模型 122
6.7小结 124
参考文献 125
第二篇 焊点力学行为
第7章 微观缺陷对焊点力学性能的影响规律 126
7.1焊点中的缺陷及其影响 126
7.2热电耦合有限元分析 127
7.3孤立夹杂对裂纹尖端 SIF的影响规律 129
7.4材料和几何特性的灵敏度研究 129
7.4.1 杨氏模量的影响 130
7.4.2 导热系数的影响 130
7.4.3 温度的影响 131
7.4.4 多个夹杂的影响 132
7.5夹杂对裂纹尖端 SIF影响的经验公式 132
7.6小结 136
参考文献 136
第8章 电流作用下焊点的蠕变行为 138
8.1无铅焊点蠕变的研究现状 139
8.2蠕变理论基础 139
8.2.1 蠕变本构方程 140
8.2.2 稳态蠕变本构方程应力指数 n的确定 141
8.2.3 稳态蠕变本构方程激活能 Q的确定 141
8.2.4 稳态蠕变本构方程常数 A的确定 142
8.3电流作用下无铅焊点蠕变分析思路 142
8.4试件制备及实验方法 142
8.4.1 试件制备 142
8.4.2 实验方法 145
8.5蠕变实验结果及其分析 146
8.6蠕变模型修正 150
8.7蠕变组织的微观观测 152
8.7.1 观测样品的制作及打磨 152
8.7.2 样品的观测 153
8.7.3 断口形貌的观测 153
8.7.4 结合面金属间化合物的观测 154
8.8小结 156
参考文献 157
第9章 多场耦合下焊点力学性能及寿命评估 158
9.1热电耦合荷载下锡铅焊点力学行为及寿命评估 158
9.1.1 本构模型及材料参数 159
9.1.2 有限元仿真 162
9.1.3 焊点疲劳寿命预测 164
9.1.4 主要结论 167
9.2热电耦合荷载下无铅焊点力学行为及寿命评估 167
9.2.1 电性能的测定 168
9.2.2 疲劳寿命预测 171
9.2.3 主要结论 177
9.3小结 178
参考文献 178
第三篇 封装结构力学行为
第10章 板级尺度下结构分析 179
10.1 温度循环下 PBGA结构疲劳寿命的材料和结构优化 179
10.1.1 有限元模型 180
10.1.2 仿真结果 181
10.1.3 疲劳寿命分析 183
10.1.4 主要结论 186
10.2 与温度和应变率相关本构模型对 PBGA结构热循环寿命的预测 187
10.2.1 Anand本构模型 187
10.2.2 有限元模型及结果 189
10.2.3 疲劳寿命分析 190
10.2.4 参数敏感性分析 190
10.2.5 主要结论 191
10.3 小结 191
参考文献 192
第11章 板级结构寿命实验及数值仿真 193
11.1常用热疲劳加速方法 193
11.2研究思路 194
11.3实验研究 194
11.3.1 四点弯曲机械加载实验方案 194
11.3.2 热循环实验方案 195
11.3.3 实验结果 196
11.3.4 微观观测 198
11.4结构有限元仿真 199
11.4.1 几何模型和材料参数 199
11.4.2 有限元建模 200
11.4.3 本构关系 202
11.4.4 仿真结果及寿命计算 202
11.5机械加载和温度循环下实验和仿真结果对比 204
11.6小结 205
第12章 典型封装本构的材料用户子程序的实现 206
12.1 ABAQUS材料用户子程序介绍 206
12.2 ABAQUS材料用户子程序格式 206
12.3 ABAQUS材料用户子程序接口参数 208
12.4 收敛性讨论 209
12.5 Anand模型的用户子程序 210
12.6 蠕变分析模型的用户子程序 213
12.7 小结 214
第13章 未来需求和挑战 215
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