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可靠性强化试验是一项新兴的可靠性试验技术。它通过对试件施加远远超出产品技术条件规定的极限应力来激发产品缺陷并暴露产品设计中的薄弱环节,大幅度提高了试验效率,因而在西方各国得到广泛的应用。然而,我国对可靠性强化试验技术的研究在本世纪初才起步,可靠性强化试验的实施缺乏理论指导。本文以“十五”武器装备重点预先研究项目为背景,以装配有塑料四方扁平封装器件(PQFP)的印制电路板系统为研究对象,选择在可靠性中起重要作用的焊点和管脚为切入点,对其在热循环和振动试验条件下的应力应变、疲劳特性和缺陷激发情况进行了较为全面地研究,达到指导可靠性强化试验的目的。 由于焊点形态和焊料的本构关系直接影响着焊点应力应变计算的准确性,因此本文首先对PQFP焊点的几何形态进行了预测,并深入分析了焊料的力学本构关系,在此基础上建立组装有PQFP的印制电路板三维有限元模型,采用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了数值计算,具体研究内容与结论如下: 1.分析了热循环条件下PQFP焊点内部应力应变的一般规律,系统地研究了热循环试验溫度剖面的各参数(高低温端点温度、温变速率、高低温保温时间)对焊点应力应变、疲劳寿命以及热循环试验时间的影响,并根据研究结论得出合理选择该类产品温度剖面参数的一般方法; 2.研究了热循环加载条件下PQFP焊点典型缺陷“空洞”和管脚典型缺陷“裂纹”分别对焊点和管脚热疲劳寿命的影响情况,分析了热循环试验在激发PQFP焊点和管脚缺陷时存在的局限性; 3.分析了振动试验激发PQFP焊点和管脚缺陷的效果,研究结果表明:振动试验能有效地激发PQFP焊点和管脚的缺陷,可作为热循环试验的补充; 4.分别研究了PQFP管脚缺陷在单轴随机振动和反复冲击试验环境下的激发效果,研究结果表明:由于反复冲击试验环境激励能量在低频段的分布存在缺限,因此单轴随机振动环境在激发该类缺陷方面要优于反复冲击试验环境。 最后,本文通过试验验证了理论分析结果。本文的分析结果不管对电子产品的改进设计还是对电子产品的可靠性强化试验都有一定的参考价值。