Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Расчет прочности соединения кристалла с корпусом.





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

В электронной промышленности широко используется способ оценки прочности крепления кристалла к держателю (табл. 11.1) [17]. Однако в данном способе не учитывается толщина кристалла, что не позволяет использовать максимально допустимое усилие сдвига кристалла, исключая его разрушение. Кроме того, не берется во внимание возможное наличие пустот (непропаев) в паяном шве.

О несовершенстве существующих стандартов оценки прочности соединения кристалла с корпусом отмечается также в работе [18].

Таблица 11.1 Зависимость минимально-допустимого усилия сдвига от площади кристалла (ОСТ 11 073.013-2008)

Площадь кристалла, мм2 До 0,5 > 0,5 до1,0 >1,0 до1,5 >1,5 до2,0 >2,0 до2,5 >2,5 до3,0 >3,0 до3,5 >3,5
Минимально-допустимое усилие сдвига, кгс 0,2(0,1) 0,6(0,3) 1,0(0,5) 1,4(0,7) 1,6(0,8) 1,8(0,9) 2,2(1,1) 2,5(1,25)

Примечание: значение в скобках приведены для проверки прочности крепления кристаллов, посаженных на клей.

По ОСТ 11 073.013-2008 проведем оценку прочности соединения кристалла с основанием корпуса. Определим максимально допустимое усилие сдвига кремниевого кристалла площадью 9,0 мм2 (3,0 мм х 3,0 мм) и толщиной 0,3 мм с основания корпуса. Кристалл присоединяется к основанию корпуса пайкой с использованием припоя ПОС40. Допускаемое напряжение для кремния при сжатии [s]сж = 9,47 кгс/мм2, а допускаемое напряжение в паяном шве на срез [t´]ср = 3,9 кгс/мм2.

При работе элемента паяной конструкции на сжатие расчетным значением прочности P´ паяного соединения будет[19]

P´ = [s]сжF,

где [s]сж – допускаемое напряжение для основного материала (кристалла) при сжатии, кгс/мм2;

F – площадь поперечного сечения кристалла в направлении действия усилия сжатия, мм2.

Подставляя значения [s]сж = 9,47 кгс/мм2, размеры кристалла 3,0мм и 3,0 мм, получаем P´ = 5,11 кгс. Т.е. кристалл при данном усилии сдвига не будет разрушаться.

В табл. 11.2 приведены значения прочности P´ паяного соединения (усилия сдвига) для кристаллов толщиной от 0,3 до 0,6 мм.

Таблица 11.2. Зависимость прочности P´(усилие сдвига) от толщины кристалла.

Толщина кристалла, мм 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6
Прочность P´ (усилие сдвига), кгс 8,52 9,94 11,36 12,78 14,2 15,6 17,04

 

Из табл. 11.2 видно, что только кристалл толщиной 0,35 мм будет разрушаться при сдвиге с усилием 9,94 кгс, т.е. больше допускаемого напряжения при сжатии ([s]сж = 9,47 кгс/мм2).

Соединение кристалла с основанием корпуса относится к нахлесточному соединению. Для данного типа соединения расчет прочности P кристалла с корпусом определяется по формуле P = [t´]срbl,

где [t´]ср – допускаемое напряжение в паяном шве на срез, кгс/мм2;

b – ширина шва, мм;

l – длина шва (нахлестки), мм.

Для припоя ПОС40 [t´]ср = 3,9 (размеры кристалла b = 3,0 и l = 3,0).

Подставляя эти значения в формулу прочности (при отсутствии непропаев в паяном шве, т.е. когда площадь паяного шва равна площади кристалла), получим P = 35,1 кгс.

В табл. 11.3 приведены значения усилия сдвига кристалла 9,0 мм2 при различных значениях площади паяного шва.

Таблица 11.3. Прочность соединения кристалла с корпусом P (усилие сдвига) при различных значениях площади паяного шва.

Площадь паяного шва в % от площади кристалла, мм 17,3
Прочность соединения кристалла с корпусом P (усилие сдвига), кгс 35,1 26,32 24,57 17,55 8,78 6,16

 

Расчеты показывают, что кремниевый кристалл площадью 9,0 мм2 выдерживает при сдвиге минимально-допустимое усилие 2,2 кгс

Из табл. 11.3 видно, что соединение кристалла с корпусом выдерживает усилие сдвига величиной 8,85 кгс без разрушения, при этом площадь непропаев (пустот) в паяном шве составляет 30 % от площади кристалла. В этом случае усилие сдвига не приведет к разрушению кристалла, т.к. меньше [s]сж.

Таким образом, на наш взгляд необходима корректировка (в сторону увеличения) минимально-допустимых усилий сдвига кристалла.

На рис. 11.7 и 11.8 приведены номограммы максимально-допустимых усилий сдвига кремниевых кристаллов от их геометрических размеров и площади спая в паяном шве (от 100 % до 17,3 %). Линия параллельная оси абсцисс соответствует усилию сдвига кристалла величиной 9,47 кгс, ниже которой кристалл не будет разрушаться при испытаниях прочности паяных соединений кристалл-корпус.

9,47
Площадь кристалла, мм2
           

 

Рисунок11.7. Зависимость усилия сдвига от площади и толщины кристалла, мм: 1 – 0,60; 2 – 0,55; 3 – 0,50; 4 – 0,45; 5 – 0,40; 6 – 0,35; 7 – 0,30

 

           
Площадь кристалла, мм2

 

Рисунок 11.8. Зависимость усилия сдвига кристалла от площади кристалла и площади спая в паяном шве, %: 1 – 100; 2 – 75; 3 – 70; 4 – 50;

5 – 25; 6 – 17,3

 

Зная допускаемое напряжение в кристалле при сжатии [s]сж и допускаемое напряжение в шве на срез [t´]ср, можно построить номограммы усилий сдвига кристаллов из различных материалов, смонтированных на кристаллодержатели с использованием припоев, клеев и паст.

Следует отметить, что на прочность (качество) соединений кристалл-корпус существенно влияют: дефекты на соединяемых поверхностях, остаточные напряжения в кристалле, корпусе, пленочной металлизации и другие факторы. Необходимо учитывать физико-механические свойства кристалла и корпуса, толщину и структуру пленок, способы подготовки кристаллов и корпусов перед сборочными операциями. Немаловажное значение имеет и адгезионная прочность пленок с кристаллом и материалом корпуса. Напряженное состояние в пленках может изменить адгезионную прочность.

При оценке прочности соединения кристалла с основанием корпусаследует учитывать, что площадь боковой грани кристалла, к которой прикладывается сдвигающая нагрузка, возможно, будет меньше исходной толщины кристалла при наличии галтели припоя или выдавленного клея (пасты) из зоны соединения кристалл-корпус.

На наш взгляд, нет целесообразности проводить контроль прочности на сдвиг паяных соединений кристалл-корпус для кремниевых кристаллов больших размеров, например, в производстве СПП[20].

 

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.