焊锡材料的应变率效应及其材料模型

采用分离式霍普金森压杆和拉杆实验，研究了含铅Sn37Pb、无铅Sn3.5Ag和Sn3.0Ag0.5Cu3种焊锡材料在600~2200s^{-1}应变率下的力学性能，得到了它们在不同应变率下的应力应变曲线.根据实验数据建立了3种焊锡材料的应变率无关弹塑性材料模型和率相关Johnson-Cook材料模型，并用于模拟板级电子封装在跌落冲击载荷下焊锡接点的力学行为.结果表明，高应变率下无铅焊料比含铅焊料对应变率更敏感，其抗拉强度为含铅焊料的1.5倍，其韧性也明显高于含铅焊料；在跌落冲击过程中，焊锡接点经历的应变率可达到1000s^{-1}左右；给出的率相关Johnson-Cook材料模型能预测出比率无关的弹塑性模型更合理的应力应变结果.