随着电子封装业的快速发展,产品可靠性成为重要研究课题之一。据统计,在失效的电子产品中,50%是由于元器件与印制电路板之间的焊接故障引起,所以焊接处的寿命直接影响产品的使用寿命。在电子封装产品的工作环境中,温度和振动冲击对寿命的影响较为显著。本文在热循环与随机振动加载下对板级电子封装结构进行响应分析和寿命预测。先将球栅阵列封装结构的预测寿命与试验结果对比,验证寿命预测方法的可行性,再将方法应用到计算机电路板的寿命预测中。具体研究内容如下:1、以弹载计算机电路板为研究对象,对电路板整板模型进行假设和简化。利用SolidWorks/ANSYS Workbench数据接口完成模型的CAD/CAE转换,根据饱和模态数细化标准,验证网格独立性,得到具有饱和模态数的计算机电路板有限元模型。2、在热循环加载下,选取Anand粘塑性统一本构模型描述63Sn37Pb焊点的热力学特性。利用ANSYS Workbench进行热力学分析,得到焊点在热循环过程中的应力应变分布情况和响应的动态变化规律,确定计算机电路板在热循环加载下的危险部位。在随机振动加载下,通过模态分析得到结构的固有特性,进行随机振动分析,确定计算机电路板在随机振动加载下的危险部位。3、针对有限元分析得到的两个危险位置,分别估算热疲劳寿命与振动疲劳寿命。采用加权体积平均法,结合ANSYS APDL,获得平均应变能密度增量作为主控焊点失效的力学参量,选择基于能量的Darveaux模型,预测危险位置的热疲劳寿命。根据Manson经验高周疲劳关系式,结合线性疲劳损伤累积准则,选择基于高斯分布的Steinberg模型,分别预测两个危险位置的振动疲劳寿命。4、采用线性损伤叠加法得到总损伤,根据损伤与寿命之间的倒数关系,分别估算两个危险位置的寿命,较小的作为热循环与随机振动共同加载下计算机电路板的寿命。至此,完成了工程复杂环境下电子封装结构可靠性寿命指标的分析。研究可为板级电子封装产品的设计及工艺提供一定参考。