發(fā)布時間：2020-05-19 09:54

【摘要】：低溫共燒陶瓷電路板具有高頻、高速及高可靠性等優(yōu)點,經(jīng)過幾十年的研究、發(fā)展,其已大量應(yīng)用于射頻、微波、通信、醫(yī)療電子及MEMS等領(lǐng)域。在熱環(huán)境作用下,低溫共燒陶瓷電路板會產(chǎn)生較大形變及熱應(yīng)力,導致電路板表面產(chǎn)生裂紋,影響電路板的正常使用。本文對焊接完成后電路板組件的表面平面度進行了仿真分析及相關(guān)的試驗測量;并對電路板進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以提高電路板在熱環(huán)境下的力學性能;利用數(shù)字圖像測量系統(tǒng)對電路板組件進行熱試驗測量,并將試驗測量結(jié)果與仿真分析結(jié)果進行對比驗證。闡述了熱環(huán)境對電子設(shè)備的影響,概述了低溫共燒陶瓷電路板的制作、功能及其特點;對傳熱學的相關(guān)理論進行了闡述,同時利用傳熱學理論及有限元仿真分析軟件對板件結(jié)構(gòu)進行了熱對流方面的理論及仿真分析,并將兩者結(jié)果進行對比。建立電路板組件的有限元模型,通過仿真軟件對電路板組件進行了平面度仿真分析,并將該平面度分析結(jié)果與通過接觸式三維坐標測量儀測得的電路板表面的平面度結(jié)果進行對比、驗證。為改善電路板在熱環(huán)境中的力學特性,對電路板進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,優(yōu)化中采取了以電路板最大熱應(yīng)力為目標函數(shù)的單目標遺傳優(yōu)化和以電路板上三個局部圓角的最大熱應(yīng)力為目標函數(shù)的多目標遺傳優(yōu)化,并將兩種優(yōu)化方案進行了對比、分析。為探究電路板組件在熱環(huán)境下的形變,本文對電路板組件進行熱試驗。熱試驗采用數(shù)字圖像測量系統(tǒng)進行形變測量,試驗測量結(jié)果驗證了有限元仿真分析的有效性。
【圖文】：

h W m ℃，板的其它面為絕熱面(即圖 2.1 中陰影部分包裹的面，陰影部分主要為突出絕熱面，無其它意義)，板無內(nèi)部熱源。圖2.1 板件結(jié)構(gòu)受熱對流載荷圖 板件結(jié)構(gòu)瞬態(tài)溫度的理論解析由于板件結(jié)構(gòu)材料各向同性，故在傳熱過程中，同一厚度面的溫度是相同的，只有板的厚度方向存在溫度梯度，故這里沿板件的厚度方向?qū)寮⻊澐譃?10 個等厚度的單元，從上到下分別為單元 1、單元 2……單元 10，，由熱平衡原理可得單元1 的控制方程：220T Tcx t （2-24）由伽遼金殘數(shù)法可得220jixixT TW c Adt （2-25）式中，iW 是伽遼金權(quán)函數(shù)； 為 x 方向的變量。建立插值函數(shù)，使單元內(nèi)任一點溫度都可由某些單元節(jié)點溫度值進行線性插

設(shè)置其 Divisions 為 10，板件結(jié)構(gòu)長度和寬度方向采用自由劃分的網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格尺寸為默認尺寸。圖2.3 板件結(jié)構(gòu)的載荷加載分別取板件上表面、中間面和下表面上的點，如圖 2.4 所示：圖2.4 板件三個面上取點示意圖獲得上表面、中間面、下表面上點的仿真溫度曲線如圖所示：由圖 2.5（a）可以看出，在仿真過程中，同一時刻，板件上表面的溫度較中間面和下表面的溫度要高，并且隨著時間的推移，三條溫度曲線斜率越來越小，三個面上的溫度差越來越小，最終都趨于穩(wěn)定，達到 120℃。這與板件三個面上溫度變化的理論結(jié)果在趨勢上是一致的。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN41

【參考文獻】

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本文編號：2670715