بررسی تحلیلی تنش های ایجاد شده در اثر ارتعاشات تصادفی در اتصالات لحیمی بردهای الکترونیکی

ماهواره‌ها برروی زمین، در طی مراحل ساخت و حمل ونقل، در محیط پرتاب و در حال عملکرد در فضا تحت انواع بارهای دینامیکی از جمله بارهای ارتعاشی فرکانس بالا و پایین، آکوستیک، شوک و ضربه قرار می‌گیرند که هرکدام می‌تواند منبع مهمی در به وجود آمدن تنش بر اجزاء ماهواره باشد. اجزای سازنده ماهواره باید به گونه‌ای طراحی شود که در مواجهه با این محیط‌ها بتوانند به کار خود ادامه دهند. بهبود طراحی ماهواره در مقابل ضعف‌هایی که در برابر بارگذاری‌های مختلف نشان می‌دهد، امری ضروری است و با توجه به اینکه انجام تست‌های آزمایشگاهی بسیار زمانبر و هزینه‌بر است، استفاده از روش‌های تحلیلی برای بررسی دوام و طول عمر سازه می‌تواند بسیار کاربردی باشد. اکثر بارهای اعمالی وارد بر ماهواره در طول عمر کاری آن بصورت بارهای تصادفی است که معمولاً به صورت شبه استاتیکی درنظر گرفته می‌شوند. بردهای الکترونیکی بخصوص اتصالات لحیمی آن‌ها از اجزای بسیار حساس و حیاتی ماهواره ها هستند که بیشترین آسیب پذیری را از ارتعاشات تصادفی دارند. لذا بررسی آسیب وارده به آن‌ها تحت این نوع بارگذاری برای طراحی مناسب بردها اهمیت بسیار زیادی در مدت زمان کارکرد آن‌ها دارد. در این تحقیق، بارهای ارتعاشات تصادفی اعمالی بر بردهای الکترونیکی با بارهای شبه استاتیکی معادل می‌شود و با مدلسازی برد با استفاده از تئوری ورق‌های چند لایه، مقدار تنش و شکست اتصالات لحیمی تحت این بارگذاری بررسی می‌گردد. همچنین اثر پارامترهایی چون مقدار عرض برد و شرایط مرزی برد الکترونیکی بر مقدار تنش اتصالات لحیمی در حل تحلیلی در نظر گرفته خواهد شد.

Analytical Investigation of Induced Stresses on Solder Joints of Electronic Boards under Random Vibration

The satellites on the ground during construction and transportation, in launching stage and operation in space are under various types of dynamic loads, including high and low frequency vibrational loads, acoustics, shock, impact, etc., each of which can be an important source in the creation of stress on the satellite. The satellite components should be designed in such a way that can continue to operate while facing these situations. Electronic boards, in particular their solder joints, are critical components of satellites. Therefore, investigation of damage in design process of boards have great importance. Loading pattern on the satellite during its operation is usually random which considered as quasistatic load. Improvement of the design of the satellite against the weaknesses shown while facing different loads is essential, and given the fact that it is time consuming and costly to carry out laboratory tests, the use of analytical methods for checking the strength and lifetime of the structure can be very useful. In this research, random vibrations environment is equivalent to pseudostatic loads, and using the multilayer plate theory, the stresses in solder joints and failure of joints under this loading will be investigated. Also, the effect of parameters such as electronic board width and the boundary condition of the printed circuit board on the solder jointschr('39') stress will be considered in analytical solution.